مقاله در مورد یک سیستم موازی (همسو) برای تکنولوژی نوری بر مبنای الگوریتم PSO موتاسیون موازی

یک سیستم موازی (همسو) برای تکنولوژی نوری بر مبنای الگوریتم PSO موتاسیون موازی
چکیده:
تکنولوژی نوری تطابقیبدون حسگر جبهه موج احتیاج بسیار زیادی برای پردازش هسته (Seed) نسبت به قبل دارد. برای بهبود راندمان بهینه سازی انبوه ذرات (PSO)، این مقاله یک الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات موتازن همسو جدید (PMPSO) بر مبنای یک مدل master – slave پیشنهاد می دهد. سیستم موازی بر مبنای الگوریتم PMPSO در یک سیستم نوری انطبقای 61 عنصری برای کنرتل آینه تغییر شکل پذیر به کار می رود. نتایج آزمایش نشان می دهد که سیستم پارالل (موازی) بر مبنای الگوریتم PMPSO دارای یک مرکز همگرایی سریع می باشد که می تواند به طور موازی عدم انطباق های قانونی (انحراف) را تصحیح کند.
1ـ مقدمه:
سیستم های نوری انطباقی می توانند جبهه موج منحرف شده را تصحیح کند، و به طور گسترده ای در زمینه ها و شناسایی پزشکی و مشاهدات بخوی استفاده شده است. روش هایی که سیستم های انطبقای انحراف جبهه موج را شناسایی می کنند می توانند به دو دسته تقسیم شوند:
سیستم های نوری انطبقای سنتی از حسگر جبهه موج و سیستم بدون حسگر جبهه موج استفاده می کند.
حسگر جبهه موج Hart = mann می تواند مستقیماً انحراف جبهه موج را شناسایی کرده و همچنین ولتاژهای کنترل آینه تغییر شکل پذیر (DM) را از طریق الگوریتم بازسازی جبهه موج محاسبه می کند.
سیستم های بدون حسگر جبهه موج از سیگنال شدت نور روی اشکارساز نور برای ارزیابی اثر تصحیح استفاده کرده است. از طریق استخراج DM، تصحیح انحراف نیز تحقق یافته است.
در برخی موارد، حسگر جبهه موج نمی تواند استفاده شود مثل سیستم تصویربرداری. این سیستم ها الگوهای بهینه سازی را برای بهبود کیفیت تصویر تطبیق داده اند. و یک الگوریتم کنترل مناسب کلید تصحیح انحراف اپتیکی در سیستم های نوری انطباقی می باشد.
در سیستم های نوری انطباقی، پارامترهای بهینه سازی چند بعدی می باشد. یک الگوریتم بهینه سازی مناسب می بایست در حل کردن بهینه سازی سراسری برای
مشکلات چند بعدی بسیار موثر باشد. PSO یک الگوریتم تکاملی پیشنهد شده توسط Kennedy و Eberhart (1995) می باشد.
همانطور که PSO دارای سرعت همگرایی سریع می باشد، و برای به کارگیری آسان است، به طور گسترده ای در بسیاری از زمینه ها به کار گرفته شده است. هر چند دقت الگوریتم PSO پایین می باشد، و ایجاد انحراف زودرس آسان است. بنابراین مدل های موازی و تطابق ذاتی الگوریتم PSO تلفیق شده است که الگوریتم PSO موتاسیون همسو را تشکیل داده است.
در این مقاله، ما یک سیستم همسو مورد استفاده در سیستم نوری تطابقی بدون حسگر جبهه موج را طراحی کردیم. بر مبنای مطالعه PSO استاندارد، سیستم همسو نوری تطابقی طراحی شده است.
در ضمن بر این مبنا، PMPSO پیشنهاد شده است. که آن فقط راندمان بهینه سازی الگوریتم را بهبود نمی دهد، بلکه دارای توانایی افزایش تنوع جمعیتی می باشد. این سیستم همسو در سیستم نوری تطابقی با یک DM 61 عنصری به کار رفته است که کنترل DM درک شده است.
نتایج آزمایش نشان داده اند که سیستم موازی نوری تطابقی بر مبنای PMPSO دارای سرعت همگرایی سریع می باشد که می تواند به طور موثری انحراف جبهه موج را تصحیح کند.
2ـ سیستم موازی نوری تطابقی:
در سیتسم های نوری تطابقی، یک پاسخ سریع حیاتی می باشد. تاخیر محاسبه پیاپی طولانی می باشد که نمی تواند نیازهای سیستم نوری تطابقی را پاسخ گوید. به منظور بهبود راندمان زمان حقیقی هستیم جبهه موج با مدل های همسو بر طبق ویژگی های الگوریتم بهینه سازی، مورد نیاز می باشد.
پس محتوای زیر عمدتاً ویژگی های PSO را بحث می کند که یک اساس محکم برای طراحی سیستم همسو فراهم کرده است. PSO یک الگوریتم تحقیق هوشمند کارآمد می باشد که مشکلات بهینه سازی را حل می کند. اگرچه نتایج آزمایش نشان داده است که PSO می تواند عموماً راه حل مناسب را درون زمان پیشنهاد شده برای این مشکلات در کاربردهای مقیاس کوچک، بدست آورد.
اما برای مشکلات مقیاس بزرگ PSO استاندارد دارای هیچ قدرتی نمی باشد. در این صورت PSO استاندارد دارای یک مسئله کاملاً مهم در فرآیند به کارگیری می باشد، که اشاره می کند که داشتن پدیده زود هنگام آسان می باشد. و این پدیده به شکل جدی بر به کارگیری PSO اثر خواهد گذاشت.
بنابراین این مقاله ویژگی همسویی ذاتی PSO و همچنین تکنولوژی همسو تلفیق شده را با PSO استاندارد استفاده کرده است بنابراین راندمان PSO بهبود یافته و ایجاد پدیده زودرس PSO را کاهش می دهد.
یک علت از مدل های محاسبه ای همسو متعدد کنونی، در این مقاله طراحی سیستم همسو با یک مدل master – slave از طریف تلفیق PSO می باشد. این سیستم توسط پردازشگرهای متعدد slave و یک پردازشگر عمده (master) تشکیل می
شود. بر طبق مراحل تکاملی PSO، هر زیر جمعیت به طور مجزا محاسبه و ارزیابی را انجام می دهد.
زیر جمعیت ها در هر پردازشگر slave از روش همزمان انتقال برای به روز کردن دوره ای فضای موجود در هر پردازشگر اصلی استفاده کرده است (یعنی بهترین مقدار مناسب و بهترین موقعیت هر زیر جمعیت برای فضای موجود تنظیم می شود). از طریق مقایسه بهترین مقدار مناسب هر زیر جمعیت، فضای متعارف پردازشگر اصلی می تواند بهترین مقدار مناسب سرتاسری رایج و بهترین موقعیت را بدست آورد. در همین موقع، تکامل هر زیر جمعیت راهنمایی می شود. ساختار سیستم همسو در شکل 1 نشان داده می شود.
3ـ بهینه سازی انبوه ذرات موتاسیون همسو:
همان طور که در شکل 2 و 3 نشان داده می شود، روش الگوریتم PMPSO شامل روش کنترل پردازشگر و روش تکاملی پردازشگرهای فرعی (slave) می باشد. در ابتدا، تقسیم انبوه ذرات به زیر جمعیت های متعدد ضروری می باشد. هر زیر جمعیت به طور مستقل با یک پردازشگر فرعی فعالیت می کند .زمانیکه زیر گروه ها در یک چرخۀ خاص درگیر می شوند، بهترین موقعیت کنونی و بهترین مقادیر مناسب هر زیر گروه مربوطه می بایست به فضای متداول از پردازشگر اصلی فرستاده شود. از طریق مقایسه اطلاعات هر زیر گروه (زیر جمعیت)، فضای متعارف پردازشگر اصلی می تواند بهترین موقعیت سراسری کنونی و بهترین مقدار متناسب مربوطه را بدست آورد. سپس آن اطلاعاتی را به هر زیر گروه خواهد فرستاد. و زیر گروه ها بهترین موقعیت به روز شده و بهترین مقادیر متناسب مربوطه را به تکامل خودشان دریافت
می کنند. در فرایند اجرای PMPSO هر زیرگروه می تواند به طور دوره ای اطلاعات جدیدی را کسب کند.
الگوریتم بهینه سازی تا زمانیکه شرایط نهایی را جبران نماید، تکرار خواهد شد. پس الگوریتم بهینه سازی متوقف خواهد گردید.

فایل : 9 صفحه

فرمت : Word