Active flow control bump design using hybrid Nash-game coupled to evolutionary algorithms

In this paper, the optimal design of an active flow control device; Shock Control Bump (SCB) on suction and pressure sides of transonic aerofoil to reduce transonic total drag is investigated. Two optimisation test cases are conducted using different advanced Evolutionary Algorithms (EAs); the first optimiser is the Hierarchical Asynchronous Parallel Evolutionary Algorithm (HAPMOEA) based on canonical Evolutionary Strategies (ES). The second optimiser is the HAPMOEA is hybridised with one of well-known Game Strategies; Nash-Game. Numerical results show that SCB significantly reduces the drag by 30% when compared to the baseline design. In addition, the use of a Nash-Game strategy as a pre-conditioner of global control saves computational cost up to 90% when compared to the first optimiser HAPMOEA.

NASH game and mixed H2/H∞ control

In this work a Nonzero-Sum NASH game related to the H2 and H∞ control problems is formulated in the context of convex optimization theory. The variables of the game are limiting bounds for the H2 and H∞ norms, and the final controller is obtained as an equilibrium solution, which minimizes the `sensitivity of each norm' with respect to the other. The state feedback problem is considered and illustrated by numerical examples.

Coupling hybrid-game strategies with particle swarm optimisation for multi-objective high lift systems design optimisation

This paper investigates the High Lift System (HLS) application of complex aerodynamic design problem using Particle Swarm Optimisation (PSO) coupled to Game strategies. Two types of optimization methods are used; the first method is a standard PSO based on Pareto dominance and the second method hybridises PSO with a well-known Nash Game strategies named Hybrid-PSO. These optimization techniques are coupled to a pre/post processor GiD providing unstructured meshes during the optimisation procedure and a transonic analysis software PUMI. The computational efficiency and quality design obtained by PSO and Hybrid-PSO are compared. The numerical results for the multi-objective HLS design optimisation clearly shows the benefits of hybridising a PSO with the Nash game and makes promising the above methodology for solving other more complex multi-physics optimisation problems in Aeronautics.

Game theory in sugarcane crop residue and available energy optimization

This work proposes a mathematical model to aid variety selection and planting quantity of sugarcane in order to reduce crop residues, maximize energy generated by this residue, and satisfy all the supply of the mill. We propose Linear Programming with two objective. The conflict between these objectives allows the use of the Nonzero-sum Game Theory. (C) 2003 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

Double-shock control bump design optimization using hybridized evolutionary algorithms

This study investigates the application of two advanced optimization methods for solving active flow control (AFC) device shape design problem and compares their optimization efficiency in terms of computational cost and design quality. The first optimization method uses hierarchical asynchronous parallel multi-objective evolutionary algorithm and the second uses hybridized evolutionary algorithm with Nash-Game strategies (Hybrid-Game). Both optimization methods are based on a canonical evolution strategy and incorporate the concepts of parallel computing and asynchronous evaluation. One type of AFC device named shock control bump (SCB) is considered and applied to a natural laminar flow (NLF) aerofoil. The concept of SCB is used to decelerate supersonic flow on suction/pressure side of transonic aerofoil that leads to a delay of shock occurrence. Such active flow technique reduces total drag at transonic speeds which is of special interest to commercial aircraft. Numerical results show that the Hybrid-Game helps an EA to accelerate optimization process. From the practical point of view, applying a SCB on the suction and pressure sides significantly reduces transonic total drag and improves lift-to-drag (L/D) value when compared to the baseline design.

Multi-objective design optimization of morphing UAV aerofoil/wing using hybridised MOGA

The paper investigates two advanced Computational Intelligence Systems (CIS) for a morphing Unmanned Aerial Vehicle (UAV) aerofoil/wing shape design optimisation. The first CIS uses Genetic Algorithm (GA) and the second CIS uses Hybridized GA (HGA) with the concept of Nash-Equilibrium to speed up the optimisation process. During the optimisation, Nash-Game will act as a pre-conditioner. Both CISs; GA and HGA, are based on Pareto optimality and they are coupled to Euler based Computational Fluid Dynamic (CFD) analyser and one type of Computer Aided Design (CAD) system during the optimisation.

APLICAÇÃO DA TEORIA DOS JOGOS NA GESTÃO DE PESSOAS: UMA ANÁLISE DA VARIÁVEL SALÁRIO

Esta dissertação apresenta os principais aspectos da Teoria dos Jogos, mostrando sua aplicação como instrumento analítico na Gestão de Pessoas no que diz respeito à variável salário. Considera a organização e o trabalhador como conceitos gerais, sem identificar o setor de atuação, ramo de atividade, classificação jurídica em função do seu faturamento, total de empregados ou participação de mercado dessa organização. Da mesma forma o conceito trabalhador não recebe qualquer identificação em relação ao setor de atividade onde trabalha, função, salário ou formação profissional. A organização é toda estrutura que gera bens e serviços para a sociedade e o trabalhador é todo elemento que emprega sua força de trabalho na produção de bens e serviços. Os objetivos estabelecidos para este estudo são: identificar as possibilidades de aplicação da Teoria dos Jogos na Gestão de Pessoas considerando a variável salário como elemento de conflito entre a organização e o trabalhador; mostrar se a forma de representação extensiva é mais apropriada ou não para analisar o cenário de embate na decisão de contratar ou não o trabalhador ou pagar mais ou menos salário e a existência do Equilíbrio de Nash. A metodologia qualitativa com apoio bibliográfico e documental caracteriza esta pesquisa qualitativa quanto a metodologia de pesquisa. Os métodos qualitativos contribuem para interpretar fenômenos do cotidiano, podendo ser composto por dados simbólicos situados em determinado contexto. A pesquisa documental é uma contribuição importante ao estudo do tema proposto, já que a pesquisa qualitativa não é uma proposta rigidamente estruturada e isto permite que o pesquisador use a imaginação e criatividade para atingir o objetivo. Os resultados obtidos pela pesquisa dão conta de que é possível a aplicação da Teoria dos Jogos na Gestão de Pessoas considerando o embate entre os jogadores (o trabalhador e a organização) em torno do salário, discutido no capítulo 4 nas representações da matriz de payoff de um jogo estratégico e nas figuras 9,10,11,e 16. A representação na forma extensiva, outro objetivo, indicando os payoffs entre duas decisões centrais representadas por X = flexibilização com renúncia dos direitos pelos trabalhadores e Y = flexibilização/adaptação/negociação, conforme figura 16. O gestor de pessoas percebe as estratégias existentes para a organização e trabalhador para a tomada de decisão, ao mesmo tempo em que pode avaliar a situação que esteja vivendo e fazer simulações em busca de novas propostas. Por fim, o Equilíbrio de Nash para a aplicação na Gestão de Pessoas é discutido no item 4.1.3, sendo possível verificar que tanto o trabalhador como a organização podem chegar a uma decisão favorável para ambos e manter seus objetivos pretendidos inicialmente. Na figura 17, esse equilíbrio é apresentado depois da tomada de decisão do trabalhador pela proposta feita pela organização na sequência O2 e o trabalhador ficou com o ramo de sequência T2 com o valor de 20 moedas. A potencialidade da Teoria dos Jogos na Gestão de Pessoas está no fato de que quem atua em uma organização compartilha resultados bons ou ruins obtidos pelas escolhas alheias, individuais e construídas coletivamente.

APLICAÇÃO DA TEORIA DOS JOGOS NA GESTÃO DE PESSOAS: UMA ANÁLISE DA VARIÁVEL SALÁRIO

Esta dissertação apresenta os principais aspectos da Teoria dos Jogos, mostrando sua aplicação como instrumento analítico na Gestão de Pessoas no que diz respeito à variável salário. Considera a organização e o trabalhador como conceitos gerais, sem identificar o setor de atuação, ramo de atividade, classificação jurídica em função do seu faturamento, total de empregados ou participação de mercado dessa organização. Da mesma forma o conceito trabalhador não recebe qualquer identificação em relação ao setor de atividade onde trabalha, função, salário ou formação profissional. A organização é toda estrutura que gera bens e serviços para a sociedade e o trabalhador é todo elemento que emprega sua força de trabalho na produção de bens e serviços. Os objetivos estabelecidos para este estudo são: identificar as possibilidades de aplicação da Teoria dos Jogos na Gestão de Pessoas considerando a variável salário como elemento de conflito entre a organização e o trabalhador; mostrar se a forma de representação extensiva é mais apropriada ou não para analisar o cenário de embate na decisão de contratar ou não o trabalhador ou pagar mais ou menos salário e a existência do Equilíbrio de Nash. A metodologia qualitativa com apoio bibliográfico e documental caracteriza esta pesquisa qualitativa quanto a metodologia de pesquisa. Os métodos qualitativos contribuem para interpretar fenômenos do cotidiano, podendo ser composto por dados simbólicos situados em determinado contexto. A pesquisa documental é uma contribuição importante ao estudo do tema proposto, já que a pesquisa qualitativa não é uma proposta rigidamente estruturada e isto permite que o pesquisador use a imaginação e criatividade para atingir o objetivo. Os resultados obtidos pela pesquisa dão conta de que é possível a aplicação da Teoria dos Jogos na Gestão de Pessoas considerando o embate entre os jogadores (o trabalhador e a organização) em torno do salário, conforme pode ser visto no capítulo 4 nas representações da matriz de payoff de um jogo estratégico e nas figuras 9,10,11,e 16. A representação na forma extensiva, constitui outro objetivo, indicando os payoffs entre duas decisões centrais representadas por X = flexibilização com renúncia dos direitos pelos trabalhadores e Y = flexibilização/adaptação/negociação, conforme figura 16. Ao analisar a figura, o gestor de pessoas percebe as estratégias existentes para a organização e trabalhador para a tomada de decisão, ao mesmo tempo em que pode avaliar a situação que esteja vivendo e fazer simulações em busca de novas propostas. Por fim, o Equilíbrio de Nash para a aplicação na Gestão de Pessoas é discutido no item 4.1.3, sendo possível verificar que tanto o trabalhador como a organização podem chegar a uma decisão favorável para ambos e manter seus objetivos pretendidos inicialmente. Na figura 17, esse equilíbrio é apresentado depois da tomada de decisão do trabalhador pela proposta feita pela organização na sequência O2 e o trabalhador ficou com o ramo de sequência T2 com o valor de 20 moedas. A potencialidade da Teoria dos Jogos na Gestão de Pessoas surge do fato de que quem atua em uma organização compartilha resultados bons ou ruins obtidos pelas escolhas alheias, escolhas individuais e pelas escolhas construídas coletivamente. Quando o trabalhador resolve produzir menos, a empresa sofre com a perda do lucro gerado pelo ritmo mais lento de trabalho. Para mudar esse quadro, a empresa toma a decisão de aumentar o salário e o trabalhador por sua vez desenvolve a tarefa com maior velocidade e em maior quantidade e ela pode retomar o seu lucro. Nesses jogos há cobranças de desempenho, exigência para atingir metas, pressões, conflitos com clientes e lideranças. Logo, a Teoria dos Jogos pode ser aplicada como instrumento para o gestor de Pessoas avaliar a situação vivida para a tomada de decisão que resolva a situação de embate.

Nash Demand Game and the Kalai-Smorodinsky Solution

We introduce two new variations on the Nash demand game. One, like all known Nash-like demand games so far, has the Nash solution outcome as its equilibrium outcome. In the other, the range of solutions depends on an exogenous breakdown probability; surprisingly, the Kalai-Smorodinsky outcome proves to be the most robust equilibrium outcome. While the Kalai- Smorodinsky solution always finishes on top, there is no possible general ranking among the remaining solution concepts considered; in fact, the rest of the solution concepts take their turns at the bottom at various bargaining problems, depending on the specifics of the bargaining setup.

Fast reconstruction of aerodynamic shapes using evolutionary algorithms and virtual Nash strategies in a CFD design environment

This paper compares the performances of two different optimisation techniques for solving inverse problems; the first one deals with the Hierarchical Asynchronous Parallel Evolutionary Algorithms software (HAPEA) and the second is implemented with a game strategy named Nash-EA. The HAPEA software is based on a hierarchical topology and asynchronous parallel computation. The Nash-EA methodology is introduced as a distributed virtual game and consists of splitting the wing design variables - aerofoil sections - supervised by players optimising their own strategy. The HAPEA and Nash-EA software methodologies are applied to a single objective aerodynamic ONERA M6 wing reconstruction. Numerical results from the two approaches are compared in terms of the quality of model and computational expense and demonstrate the superiority of the distributed Nash-EA methodology in a parallel environment for a similar design quality.

Design optimisation using advanced artificial intelligent system coupled to hybrid-game strategies

One of the main aims in artificial intelligent system is to develop robust and efficient optimisation methods for Multi-Objective (MO) and Multidisciplinary Design (MDO) design problems. The paper investigates two different optimisation techniques for multi-objective design optimisation problems. The first optimisation method is a Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II). The second method combines the concepts of Nash-equilibrium and Pareto optimality with Multi-Objective Evolutionary Algorithms (MOEAs) which is denoted as Hybrid-Game. Numerical results from the two approaches are compared in terms of the quality of model and computational expense. The benefit of using the distributed hybrid game methodology for multi-objective design problems is demonstrated.

Design Optimisation of UAVs Systems achieved on a Framework Environment via Evolution and Game Theory

Over recent years, Unmanned Air Vehicles or UAVs have become a powerful tool for reconnaissance and surveillance tasks. These vehicles are now available in a broad size and capability range and are intended to fly in regions where the presence of onboard human pilots is either too risky or unnecessary. This paper describes the formulation and application of a design framework that supports the complex task of multidisciplinary design optimisation of UAVs systems via evolutionary computation. The framework includes a Graphical User Interface (GUI), a robust Evolutionary Algorithm optimiser named HAPEA, several design modules, mesh generators and post-processing capabilities in an integrated platform. These population –based algorithms such as EAs are good for cases problems where the search space can be multi-modal, non-convex or discontinuous, with multiple local minima and with noise, and also problems where we look for multiple solutions via Game Theory, namely a Nash equilibrium point or a Pareto set of non-dominated solutions. The application of the methodology is illustrated on conceptual and detailed multi-criteria and multidisciplinary shape design problems. Results indicate the practicality and robustness of the framework to find optimal shapes and trade—offs between the disciplinary analyses and to produce a set of non dominated solutions of an optimal Pareto front to the designer.

Hybrid-Game Strategies for multi-objective design optimization in engineering

A number of Game Strategies (GS) have been developed in past decades. They have been used in the fields of economics, engineering, computer science and biology due to their efficiency in solving design optimization problems. In addition, research in multi-objective (MO) and multidisciplinary design optimization (MDO) has focused on developing robust and efficient optimization methods to produce a set of high quality solutions with low computational cost. In this paper, two optimization techniques are considered; the first optimization method uses multi-fidelity hierarchical Pareto optimality. The second optimization method uses the combination of two Game Strategies; Nash-equilibrium and Pareto optimality. The paper shows how Game Strategies can be hybridised and coupled to Multi-Objective Evolutionary Algorithms (MOEA) to accelerate convergence speed and to produce a set of high quality solutions. Numerical results obtained from both optimization methods are compared in terms of computational expense and model quality. The benefits of using Hybrid-Game Strategies are clearly demonstrated