Optimización usando algoritmo basado en e.coli

Optimización del mecanismo de entrada de una Transmisión de Variación Continua comparando Evolución Diferencial y Forrajeo de Bacterias Modificado



1Morales-Cruz Cuauhtémoc, 1Suárez-Santillán Rosaura A. 2aHernández-Ocaña Betania, 2bMezura-Montes Efrén, 1Portilla-Flores Edgar A., 1Villarreal-Cervantes Miguel G.
1 Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo (CIDETEC-IPN)
U.Adolfo López Mateos, México D.F., 07700, México
2ab Laboratorio Nacional de Informática Avanzada (LANIA) A.C.
Rébsamen 80, Centro, Xalapa, Veracruz, 91000, México
cmc.pp@live.com


1. Resumen

En este artículo se presenta la comparación de dos técnicas heurísticas para la obtención de los parametros optimos del mecanismo de entrada de una Transmisión de Variación Continua (TVC). Se formulaun problema de diseño optimo multi-objetivo considerando un modelo cinematico del mecanismo, así como funciones de rendimiento para el sistema y restricciones dimensionales. Se utilizan las metaheurísticas inspiradas en la naturaleza denominadas Evolución Diferencial (ED) y la de Forrajeo de Bacterias Modificada (MOMBFOA).
El conjunto de parametros estructurales obtenidos por cada heurística soncomparados para proponer un mecanismo con desempeño optimo.

Palabras clave: Transmisión de Variación Continua, Optimización multi-objetivo, metaheurísticas, Evolución Diferencial, Forrajeo de Bacterias.

1. Introducción

En el contexto de ingeniería el proceso de diseño es un conjunto de etapas que se realizan con el fin de generar soluciones a un problema específico, sin embargo dichoproceso busca una solución que satisface las necesidades establecidas en la primeras etapas, pero no necesariamente produce la mejor[1]. Debido a la naturaleza de los sistemas actuales, no existe una respuesta única que sea correcta para un problema de diseño, por lo que es preciso determinar las soluciones que entre otros aspectos produzcan una mejor relación costo-beneficio.
En formageneral el proceso de diseño es recursivo, lo anterior con el fin de detectar fallas o agregar requerimientos que no son fáciles de visualizar inicialmente y así determinar las mejores soluciones posibles. Mientras mayor sea el número de requerimientos y estos sean tomados en cuenta de forma simultánea, mejor será la solución encontrada.


Una transmisión es un mecanismo diseñado para conducirmovimiento y fuerza. Las Transmisiones de Variación Continua (TVC) son mecanismos que permiten cambiar de manera continua la relación de transmisión con el fin de operar en el rango más eficiente del eje de entrada. Existen diferentes configuraciones de TVC’s, las cuales se han diseñado considerando que deben tener un reducido número de componentes así como que sus elementos mecánicos deben serconvencionales [2]. Con esto se busca reducir el costo de mantenimiento y reparación. Desde el punto de vista de principios de funcionamiento es basto el trabajo desarrollado acerca de las TVC’s, sin embargo el diseño óptimo de este tipo de sistemas representa un reto para los ingenieros de diseño.


Actualmente, existen técnicas que permiten encontrar soluciones buenas en tiempos razonablespara problemas de optimización complejos. Y permiten tomar en cuenta todos los requerimientos planteados para esos problemas, cumpliendo así con la sinergia que la Mecatrónica exige. Tal es el caso de los algoritmos inspirados en la naturaleza donde se emula la evolución de las especies o el comportamiento colaborativo de algunos animales como aves, peces o insectos para buscar alimento, refugioo defenderse de ataques.

Las metaheurísticas se dividen en dos grandes grupos [3], los Algoritmos Evolutivos (AE) y de Inteligencia Colectiva (IC). Dentro de los AE más populares encontramos a los Algoritmos Genéticos [4], Estrategias Evolutivas [5], Programación Evolutiva [6], Programación Genética [7] y Evolución Diferencial [8]. Por otra parte, en los IC se encuentra al algoritmo de...