I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   39 No .   1 J u l y   2 0 2 5 ,   p p .   45 ~ 61   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 39 .i 1 . p p 4 5 - 61          45     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   A hybrid  APS O ANFIS op timiza ti o n bas ed loa d shif ting  techniqu e f o r  de ma nd side ma na g ement i n sma rt  g r ids       M o ha m ed  F a ra dji 1 ,   T o ufik   M a da ni L a y a di 2 ,   K ha led R o ua ba h 3   1 LI S La b o r a t o r y D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   S y s t e ms   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   M H a m e d   B o u g a r a ,   B o u m e r d e s,   A l g e r i a   2 La b o r a t o r y   o f   M a t e r i a l s   a n d   El e c t r o n i c   S y st e ms,   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o me c h a n i c a l ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e s   a n d   T e c h n o l o g y ,   U n i v e r si t y   M o h a m e d   E l   B a c h i r   El   I b r a h i mi   o f   B o r d j   B o u   A r r e r i d j ,   E l   A n c e u r A l g e r i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s,  U n i v e r s i t y   o f   M si l a ,   U n i v e r s i t y   P o l e ,   M si l a ,   A l g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   8 2 0 2 4   R ev is ed   Mar   13 2 0 2 5   Acc ep ted   Mar   26 2 0 2 5       Co st  a n d   p e rfo rm a n c e   a re   c o n s id e re d   imp o rtan t   p a ra m e ters   to   o b tai n   a n   o p ti m ize d   c o n fi g u ra ti o n   fo r   sm a rt  g ri d s.  I n   t h is  p a p e r,   a   n e o p ti m iza ti o n   a p p ro a c h ,   b a se d   o n   a   h y b rid   a d a p ti v e   p a rt icle   sw a rm   with   a n   a d a p t i v e   n e u r o - fu z z y   in fe re n c e   sy ste m   (AN F IS )   a lg o r it h m ,   h a b e e n   p r o p o se d .   Th is   a p p ro a c h   a ll o ws   o p ti m izin g   d e m a n d   sid e   m a n a g e m e n t   (DSM )   u si n g   t h e   l o a d   sh ift in g   tec h n i q u e .   T h e   imp a c t   o th e   latter  o n   c o n su m e p ro fi le,  e lec tri c it y   p ricin g   m e c h a n ism s,  a n d   o v e ra l g rid   p e rf o rm a n c e   a re   il lu stra te d .   In   th is   sim u latio n ,   th e   f o c u li e o n   m o d e li n g   DS M   u si n g   a   d a y - a h e a d   lo a d   sh ift in g   a p p ro a c h   a a   m in imiz a ti o n   p ro b lem .   S im u latio n   e x p e rime n ts   h a v e   b e e n   tes ted   se p a ra tely   o n   t h re e   d iff e re n d e m a n d   z o n e s,  n a m e ly ,   r e sid e n ti a l ,   c o m m e rc ial,   a n d   in d u str ial  z o n e s.  c o m p a ra ti v e   stu d y   o so l u ti o n wa p e rfo rm e d ,   fo c u sin g   o n   b o th   re d u c e d   p e a k   d e m a n d   a n d   o p e ra ti o n a c o sts.   Th e   o b tain e d   re su l ts  d e m o n stra t e   th a th e   o p ti m iza ti o n   p re se n te d   in   t h is   a rti c le  a p p ro a c h   o u t p e rfo rm th e   o th e a p p ro a c h e b y   a c h iev in g   g re a ter   sa v in g i n   t h e   re sid e n ti a a n d   c o m m e rc ial  se c to rs.  Th e   stu d y   p ro v e d   a   sig n ifi c a n t   re d u c ti o n   in   p e a k   d e m a n d .   In   fa c t,   v a lu e s   o f   2 3 . 7 6 % ,   1 7 . 6 1 %   a n d   1 6 . 5 %   in   p e a k   d e m a n d   re d u c ti o n   a re   a c h iev e d   i n   t h e   c a se   o r e sid e n ti a l,   c o m m e rc ial,   a n d   i n d u strial  se c t o rs,  re sp e c ti v e l y .   F u rt h e rm o re ,   o p e r a ti o n a l   c o st  re d u c ti o n o 7 . 5 2 % ,   9 . 6 % ,   a n d   1 6 . 5 %   a re   o b tain e d   f o th e   th re e   d iffere n c a se s.   K ey w o r d s :   ANFI S a lg o r ith m   Dem an d   s id m an a g em en t   L o ad   s h if tin g   tec h n iq u e   Mu lti - s tr ateg y   ad ap tiv p ar ticle  s war m   alg o r ith m   Op tim izatio n   Simu latio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h am ed   Far ad ji   L I ST  L ab o r ato r y ,   De p ar tm en o f   E lectr ical  Sy s tem s   E n g in ee r in g ,   Un iv e r s ity   o f   M’ Ham e d   B o u g ar a   3 5 0 0 0 ,   Av en u d l' I n d é p en d a n ce ,   B o u m er d es,   Alg er ia   E m ail: m . f ar ad ji@ u n iv - b o u m er d es.d z       1.   I NT RO D UCT I O N   I n cr ea s in g   p en etr atio n   o f   r en e wab le  en er g y   s o u r ce s   a n d   th e   g r o win g   co m p lex ity   o f   m o d e r n   p o wer   g r i d s   h a v e   l e d   t o   t h e   e m e r g e n c e   o f   s m a r t   g r i d s ,   e n a b l i n g   m o r e   e f f i c i e n t   a n d   s u s t a i n a b l e   e n e r g y   m a n a g e m e n t   [ 1 ] .     I n   s m ar g r id s ,   th d em a n d   s id m an ag em e n ( DSM)   s tr ateg y   p lay s   cr u cial  r o le  in   b alan cin g   th elec tr icity   s u p p ly .   T h is   s tr ateg y   allo ws  au to n o m o u s   m an ag em e n f o r   co n s u m er s .   Als o ,   th DSM  s tr ateg y   aim s   to   o p tim ize  en er g y   co n s u m p tio n   p atter n s   an d   p ea k   lo ad s   an d   en h an ce   g r id   r eliab ilit y .   T h e   DSM  s tr ateg y   is   b ased   o n   m an y   d if f er e n tech n iq u es.  T h m o s ef f ec tiv D SM  tech n iq u e,   wh ich   in v o l v e s   th ad ju s tm en o f   elec tr icity   co n s u m p tio n   tim i n g   with o u alter in g   th o v e r all  en er g y   c o n s u m p tio n   lev el,   is   ca lled   “lo ad   s h if tin g ”.   DSM  o p tim izatio n   v ia  lo ad   s h if tin g   im p r o v es  en er g y   ef f icien c y ,   r ed u ce s   co s ts ,   an d   en h an ce s   g r id   s tab ilit y   b y   tr an s f er r in g   co n s u m p tio n   f r o m   p ea k   to   o f f - p e ak   h o u r s ,   b e n ef itin g   u tili ties   an d   co n s u m er s   with   lo wer   b ills   an d   p r o m o tin g   s u s tain ab ilit y   [ 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   1 ,   J u ly   20 25 45 - 61   46   Ma n y   tech n iq u es  h av b ee n   d ev elo p ed   r ec e n tly ,   lead in g   t o   co s s av in g s   an d   p ea k   lo ad   r e d u ctio n   f o r   ap p lian ce s   in   d i f f er en t   p ar ts   o f   s m ar g r id s .   L ay a d et  a l.   [ 3 ]   p r o p o s ed   o p tim izatio n   s tr ateg y   co n s id er s   f u el  co s ts   an d   aim s   to   r ed u ce   g r ee n h o u s g as  em is s io n s .   T h h y b r id   r eg e n er ativ p o wer   s y s tem   ( HR PS ) ,   p o wer ed   b y   ce n tr al  en e r g y   m an ag e m en s y s tem   ( C E MS) ,   ef f icien tl y   s u p p o r ts   cr itical  AC /DC   lo a d s   an d   is   im p r o v e d   b y   r eg en e r ativ tech n o lo g y   [ 4 ] .   T h s tu d y   [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   s u m m ar y   o f   s o m tech n i q u es,  b ased   o n   lin ea r   an d   d y n am ic  p r o g r am m in g ,   h as  b ee n   d is cu s s ed   in   m u ch   d etail.   Ho wev er ,   th ese  tech n iq u es  ar co n s id er ed   less   ef f icien wh en   th n u m b er   o f   lo ad s   is   im p o r tan t.  Dif f er en m eth o d s   lik th m ix ed   in teg er   lin ea r   p r o g r a m m in g   r e f er en ce d   in   [ 7 ] ,   an d   th n o n - lin ea r   m ix ed - in teg er   win d   d r iv en   o p tim izatio n   ( W DO)   me n tio n ed   in   [ 8 ] ,   h av b ee n   ap p lied   to   m an ag f le x ib le  an d   tim e - s h if tab le  h o m d e v ic es.  s tu d y   in   [ 9 ]   co m p ar es  th e   h a r m o n y   s ea r c h   alg o r ith m   ( HSA)   with   t h e   f ir ef ly   alg o r ith m   ( FA) ,   f in d in g   th at   th e   FA  is   s u p er io r   f o r   r e d u cin g   th p e ak - to - av e r ag r atio   ( PAR )   w h ile  th HSA  ex ce ls   in   co s t - ef f ec tiv en ess .   T h e   u s ef u ln ess   o f   th is   s tu d y   co u ld   b en h an ce d   b y   in cl u d in g   d ata   o n   h o q u ick ly   ea ch   al g o r ith m   co n v er g es.   T h is   p ap er   [ 1 0 ]   in t r o d u ce s   DSM  f r am ewo r k   th at  u tili ze s   th an co lo n y   o p tim izatio n   ( AC O)   ap p r o ac h   with in   s m ar g r id   co n tex t.  No n eth e less ,   th AC m eth o d   in itially   f ac ed   is s u es  with   ea r ly   co n v er g en ce .   T h c o n v e r g e n c e   p r o c e s s   w a s   r e f i n e d   b y   i n c o r p o r a t i n g   a   m u t a t i o n   m e c h a n i s m   i n t o   t h e   s t a n d a r d   A C O   a l g o r i t h m   [ 1 1 ] .   C o n s eq u en tly ,   th is   m o d if ied   a p p r o ac h   is   em p lo y e d   to   ac h iev co s t r ed u ctio n s   an d   lo wer   t h PAR .   T h im p lem en tatio n   o f   DSM  u s in g   g en etic  alg o r ith m   ( G A)   h as  b ee n   u s ed   to   allo ca te  r esid en tial  lo ad s .   T h o b jectiv h er is   to   en h a n ce   u s er   s atis f ac tio n   a n d   m in im ize  e n er g y   co s ts   s im u ltan eo u s ly .   T h is   ap p r o ac h   in v o lv es  d er iv in g   co s t - p er - u n it  s atis f ac tio n   in d ex ,   wh ich   s er v es  as  a n   esti m ato r   f o r   u s e r   s atis f ac tio n   d u r in g   lo ad   s h if t in g   [ 1 2 ] .   L o a d   s h if tin g   DSM  was  ap p lied   t o   tr a d itio n a l,  s m ar t,  an d   s o lar   p h o to v o ltaic  ( PV ) - in teg r ated   h o m es  u s in g   b in a r y   p ar ticle  s wa r m   o p tim izatio n   ( B PS O ) ,   GA,   an d   C u ck o o   s ea r ch   alg o r ith m s ,   r esu ltin g   in   r ed u c ed   p ea k   lo ad s   a n d   co s ts ,   with   th C u ck o o   s ea r ch   alg o r ith m   o u tp er f o r m in g   th o t h er s   [ 1 3 ] .   T h s tu d y   p r esen ted   in   [ 1 4 ]   u s es  th GA  f o r   DSM  to   lo wer   p ea k   lo a d s   in   an   in d u s tr ial  DC   m icr o - g r id   with   s o lar   p o wer   a n d   b atter ies.  Sig n if ican p ea k   lo a d   an d   c o s r ed u ctio n s   wer a ch iev ed ,   b en ef itin g   v ar io u s   s ec to r s .   DSM  s tr at eg y   u s in g   th e   m o th   f lam o p ti m izatio n   ( MFO)   alg o r ith m   ef f ec tiv ely   r ed u ce d   p ea k   lo a d s   in   r esid en tial  a n d   co m m er cial  a r ea s   [ 1 5 ] .   B in ar y   g r ey   wo lf   o p tim izatio n   (B GW O )   alg o r ith m   o u tp er f o r m s   B PS in   o p tim izin g   r esid en tial  elec tr ical  ap p lian ce s ,   s ig n if ican tly   r ed u cin g   en er g y   co s ts   an d   lo wer in g   p ea k   l o ad s   an d   PA R   [ 1 6 ] .   A   h y b r id   GA - PS alg o r ith m   is   h ar n ess ed   t o   ef f ec tiv ely   cu r tail  e n er g y   co s ts   th r o u g h   th e   o p tim al  all o ca tio n   o f   g en er atio n s   an d   l o ad s   in   d ay - ah ea d   m ar k et   [ 1 7 ] .   N o tab ly ,   PS ex h ib its   s u p er io r   p er f o r m an ce   o v er   GA  in   th is   co n tex t.    I n   th s co p o f   DSM  tech n iq u es,  d iv er s s tr ateg ies  in clu d in g   lo ad   s h if tin g ,   p ea k   clip p in g ,   v alley   f illi n g ,   s tr ateg ic  co n s er v atio n ,   an d   s tr ateg ic  lo ad   g r o wth   h av b ee n   em p l o y ed   to   m o d if y   co n s u m er   lo ad   b eh av io r   [ 1 8 ] .   T h c o r o b jec tiv is   to   r ed u ce   p ea k   en e r g y   d em an d   b y   s h if tin g   it  to   o f f - p ea k   tim es.  Utilit ie s   ca n   d ir ec tly   c o n tr o co n s u m e r   lo ad s   o r   in d ir ec tly   g u id e   co n s u m er s   to   s elf - m an ag e   u s ag e,   with   in ce n tiv es  f o r   co m p lian ce   an d   p e n alties  f o r   n o n - c o m p lian ce .   Pric in g   s ch e d u les  en co u r ag c o n s u m p tio n   ad ju s tm e n t.  Sev er al   tech n iq u es  f o r   d em an d - s id m an ag em en t   in   s m ar t   g r id s   a r av ailab le  as  d ep icted   in   Fig u r e   1   in cl u d in g ,   l o a d   s h if tin g m o v in g   en er g y   u s f r o m   p ea k   to   o f f - p ea k   tim es ;   p ea k   clip p i n g c u ttin g   d o wn   p e ak   en e r g y   d em a n d ;   v alley   f illi n g u s in g   ex tr en er g y   d u r i n g   lo w - d em a n d   p er i o d s lo ad   b u ild in g r esh ap in g   en er g y   u s to   in cr ea s e   ef f icien cy ;   s tr ateg ic  co n s er v a tio n en co u r ag in g   en er g y - s av in g   b eh a v io r s an d   f lex ib le  l o ad   m an a g em en t:   wo r k in g   with   c o n s u m er s   to   ad ju s th eir   en er g y   u s e,   o f f e r in g   in ce n tiv es  f o r   co o p er ati o n .   T h ese  m eth o d s   en h an ce   g r id   r esil ien ce   an d   e f f icien cy .   Ho we v er ,   lo a d   s h if tin g   s tan d s   o u as  th m o s ex ten s iv ely   ex p lo r ed   tech n iq u in   ex is tin g   liter atu r [ 1 9 ] .   T h s tu d y s   s im u latio n   s h o ws  th at  DSM,   as  m in im izatio n   p r o b lem   u s in g   th e   ad ap tiv e   m o t h   f la m o p tim izatio n   ( AM FO)   alg o r ith m ,   ef f ec tiv el y   r e d u ce s   p ea k   lo ad s   an d   en er g y   co s ts   in   v ar io u s   s ec to r s   [ 2 0 ] .     T h ese  s tu d ies  f o c u s   o n   co s t   r ed u cti o n   i n   s m ar t   g r id s   a n d   h o m e n er g y   s y s tem s   ac r o s s   v ar io u s   s ec to r s ,   u s in g   o p tim izatio n   alg o r ith m s   lik B GW an d   HSA,   as  well  a s   th u tili z atio n   o f   s y m b i o tic  o r g an is m s   s ea r ch   ( SOS)  an d   C u ck o o   s ea r ch   ( C S)  alg o r ith m s   [ 2 1 ] .   Op tim ized   en er g y   s to r a g an d   m an ag em en ar c r itical  f o r   ef f ec tiv DSM  in   s m ar g r id s   [ 2 2 ] .   T h ey   e n ab le  lo ad   b alan cin g   b y   s to r in g   e x ce s s   en er g y   d u r in g   lo w - d em an d   p er io d s   an d   r elea s in g   it  d u r i n g   p ea k   tim es,  wh ich   r ed u c es  g r id   s tr ess   an d   o p er atio n al   co s ts .   T h is   o p tim izatio n   en h an ce s   d e m an d   r esp o n s p r o g r a m s ,   p r o m o te s   r en ewa b le  e n er g y   in teg r atio n ,   an d   allo ws  co n s u m er s   to   p ar ticip ate  i n   e n er g y   ar b it r ag e,   lead in g   to   co s s av i n g s   an d   g r ea ter   g r id   r esil ien ce   [ 2 3 ] .   B y   r ed u cin g   r elian ce   o n   t h g r i d   d u r in g   h ig h - d em an d   p e r io d s ,   o p tim ized   s to r ag s tr en g th en s   DSM ' s   r o le  in   en s u r in g   s tab le  an d   ef f icien en er g y   s y s tem   [ 2 4 ] .   m u lti - o b jectiv o p t im izatio n   m o d e f o r   h y b r id   p o wer   s y s tem s ,   co n s id er in g   f u el  co s v ar iatio n s   an d   em p lo y in g   v ar io u s   alg o r ith m s ,   h as  b ee n   c r ea ted   [ 2 5 ] .   Ad d itio n ally ,   to o to   esti m ate  th life s p an   o f   lead - ac id   b atter ies  in   th ese  s y s te m s   is   d ev elo p ed .   co m p ar ativ s tu d y   b etwe en   lit h iu m   an d   lead - ac id   b atter ies in   h y b r id   m u lti - s o u r ce   s y s tem s   is   d ev elo p ed   [ 2 6 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         A   h yb r id   A P S O A N F I S   o p timiz a tio n   b a s ed   lo a d   s h ifti n g   tec h n iq u f o r   …  ( Mo h a med   F a r a d ji)   47       Fig u r 1 .   DSM   tech n iq u es       T h p r esen p ap er   f o cu s es  o n   o p tim izin g   DSM  u s in g   th l o ad   s h if tin g   tech n iq u in   s m ar g r id s .   I t   ex p lo r es  th im p ac o f   lo a d   s h if tin g   o n   co n s u m er   b e h av io r ,   elec tr icity   p r icin g   m ec h an is m s ,   an d   o v er all  g r id   p er f o r m an ce .   Am o n g   th ex a m in ed   p ap e r s ,   ce r tain   au th o r s   h av f o c u s ed   o n   o p tim izin g   th co s t - m in im izatio n   o b jectiv f u n ctio n ,   wh ile  o th e r s   co n ce n tr ate d   s o lely   o n   m in i m izin g   p ea k   lo a d s .   T h es e   o b je ctiv f u n ctio n s   ca n   b ca teg o r ize d   as  s in g le - o b je ctiv m in im izatio n   p r o b lem s .   I n   th e   co n tex o f   a   s in g le  o b jectiv e,   o p tim izin g   co s ts   in h er en tly   lead s   to   r ed u ctio n   i n   p ea k   lo ad s ,   an d   v ice  v er s o p tim izin g   p ea k   l o ad s   co n tr i b u tes  to   d ec r ea s ed   en er g y   c o s ts .   So m r esear ch er s   h av in v esti g ated   th am alg am atio n   o f   r en e wab le  en er g y   with   DSM  with in   h o m en er g y   m a n ag em en t sy s tem s .     Ho wev er ,   wh en   d ea lin g   with   v ast  ar ea s   an d   m u ltit u d o f   d ev ices,  th in teg r atio n   o f   r en ewa b le   en er g y   with   DSM  h as  n o b e en   ex ten s iv ely   ex p lo r ed   th u s   f ar .   T h r o u g h   co m p r eh e n s iv r ev iew  o f   ex is tin g   liter atu r e,   ca s s tu d ies,   an d   s im u latio n - b ased   an aly s es,  th is   ar ticle  aim s   to   p r o v id e   an   ef f e ctiv a d ap tiv e   PS s tr ateg y .   An   al g o r ith m - b ased   lo ad   s h if tin g   tech n iq u is   u s e d   to   r ed u ce   o p e r atio n al   c o s ts   an d   p ea k   d em an d   in   d if f er en t   co n s u m p tio n   ar ea s .   T h f in d in g s   a n d   r ec o m m e n d atio n s   p r esen ted   in   th is   p ap er   d em o n s tr ate  th e   ad v an ce m e n o f   DSM  s tr ateg ies,  en ab lin g   s tak e h o ld er s   t o   m ak in f o r m ed   d ec is io n s   r e g ar d in g   lo ad   s h if tin g   o p tim izatio n   a n d   u ltima tely   f o s ter in g   a   m o r e   s u s tain ab le,   r eliab le,   an d   ec o n o m ically   ef f icien s m ar g r id   ec o s y s tem .   T h n ee d   f o r   in te g r atin g   ad a p tiv n e u r o - f u zz y   in f er en ce   s y s tem   ( ANFI S)  in   a d ap tiv PSO   is   th at   th is   m eth o d   ca n   o u tp er f o r m   PS alo n b y   co m b i n in g   th s tr en g t h s   o f   b o t h   m eth o d s .   PS O,   g lo b al   o p tim izatio n   alg o r ith m ,   is   ef f ec tiv at  ex p l o r in g   co m p le x ,   m u lti - d im en s io n al  s ea r ch   s p ac es  an d   f i n d in g   o p tim al  s o lu tio n s ,   b u it  ca n   s o m etim es  s tr u g g le  with   s lo co n v er g en ce   o r   g ettin g   tr ap p e d   in   lo ca o p tim a,   p ar ticu lar ly   in   h ig h ly   n o n - lin ea r   s y s tem s .   On   th o th er   h a n d ,   ANFI in teg r ates  n eu r al  n etwo r k s   with   f u zz y   in f er en ce   s y s tem s ,   allo win g   it  to   m o d el  co m p lex ,   n o n - lin ea r   r elatio n s h ip s   b y   lear n in g   f r o m   d ata  an d   ad ju s tin g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   1 ,   J u ly   20 25 45 - 61   48   its elf   ac co r d in g ly .   I n   th e   PS O ANFI h y b r id ,   PS o p t im iz es  th p ar am ete r s   o f   th ANFI m o d el,   s u ch   as   f u zz y   m e m b er s h ip   f u n ctio n s ,   wh ile  ANFI r ef in es  th ese  r esu lts   th r o u g h   ad ap tiv e   lear n in g   b ased   o n   r ea l - wo r ld   d ata.   T h is   h y b r id   a p p r o ac h   p r o v id es  th ad v a n tag es  o f   g lo b al  s ea r ch   f r o m   PS an d   lo ca tu n in g   f r o m   ANFI S,  r esu ltin g   in   f aster   co n v er g e n ce ,   im p r o v ed   ac cu r ac y ,   an d   b etter   ad a p tab ilit y   to   ch an g in g   o r   u n ce r tain   en v ir o n m en ts .   Fig u r 2   illu s tr ates  th u s o f   an   in tellig en a lg o r ith m   f o r   DSM  in   s m ar g r id .   T h is   alg o r ith m   o p tim izes  th b alan ce   b etwe en   elec tr icity   s u p p ly   an d   f lu ctu atin g   co n s u m er   d em a n d ,   cr itical  asp ec o f   m o d er n   g r id s   d u to   th in cr e asin g   r elian ce   o n   v ar iab le  r e n ewa b le  en er g y .   B y   an aly zin g   r ea l - tim d ata,   th s m ar alg o r ith m   ad ju s ts   DS s tr ateg ies  to   m an ag th ese  f lu ctu atin g   lo ad s ,   en s u r in g   g r id   s tab ilit y   an d   ef f icien cy .   T h s m ar g r id   n e two r k ,   eq u i p p ed   with   ad v an c ed   co m m u n icatio n   an d   au to m atio n   tech n o lo g ies,   en ab les  r ea l - tim in ter ac tio n   b etwe en   en er g y   p r o v id er s   an d   co n s u m er s ,   allo win g   f o r   d y n am ic  ad ju s tm en ts   th at  r ed u ce   p ea k   d em a n d ,   im p r o v e   en er g y   u tili za tio n ,   an d   e n h an ce   o v er all  g r i d   p er f o r m an ce .   T h o r g an izatio n   o f   th is   p a p er   is   g iv en   as  f o llo ws:   t h m eth o d s   s u m m ar izin g   th m ain   k ey s   o f   th co n tr i b u tio n   ar e   p r esen ted   in   s ec tio n   1 .   Als o ,   th p r o b lem   f o r m u latio n   is   illu s tr ated .   Sectio n   two   is   c o n ce r n e d   with   th e   d escr ip tio n   o f   s im u latio n   s ce n ar io s ,   m o d elin g ,   an d   s im u latio n   d ata  o r g a n izatio n .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   o f   o p tim izatio n   an d   o p tim izatio n   d iag r am   ar g iv en   in   s ec tio n   th r ee .   T h r esu lts   o f   th s im u l atio n   ar d is cu s s ed   in   s ec tio n   f o u r .   Fin ally ,   c o n c lu s io n   is   p r esen ted   s u m m ar izi n g   th f i n d in g s ,   a n d   d is cu s s in g   th im p licatio n s .           Fig u r 2 .   A p p licatio n   o f   s m a r t a lg o r ith m   f o r   DSM  with in   a   s m ar t g r id   n etwo r k   th at  h an d l es f lu ctu atin g   lo ad s       2.   M AT E R I AL S AN M E T H O DS   T h s u g g ested   m eth o d   in tr o d u ce d   in   th is   p ap er   co n s is ts   o f   in v esti g atin g   o p tim izatio n   o f   th DSM  in   v ar io u s   s m ar t   g r id   ar ea s ,   in clu d in g   r esid en tial,  c o m m er c ial,   an d   in d u s tr ial  s ec to r s .   T h s m ar g r id   is   in teg r ated   with   th p r im ar y   g r id ,   o p er atin g   at  a   v o lta g e   o f   4 1 0   V.   T h e   lin k   le n g th s   f o r   th d if f er en t   s ec to r s   ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         A   h yb r id   A P S O A N F I S   o p timiz a tio n   b a s ed   lo a d   s h ifti n g   tec h n iq u f o r   …  ( Mo h a med   F a r a d ji)   49   2   k m   f o r   r esid en tial ,   3   k m   f o r   co m m e r cial,   an d   5   k m   f o r   in d u s tr ial  zo n es.  Un if o r m   m ar k et  p r ices  f o r   elec tr icity   ar ap p lied   t o   all  s ec to r s   with in   th s m ar g r i d .   B y   an aly zin g   an d   o p tim izin g   en er g y   c o n s u m p tio n   in   th ese  d is tin ct  s ec to r s ,   th is   s tu d y   aim s   to   c o n tr ib u te   v alu ab le  in s ig h ts   in to   ef f ec tiv lo ad   m an a g em en a n d   co s t - s av in g   s tr ateg ies with in   s m ar t g r id   e n v ir o n m en ts .   Fig u r 2   d ep icts   th ( DSM)   f r am ewo r k   with in   m u lti - s ec to r   s m ar g r id .   I n   th is   f r am ewo r k ,   en er g y   is   p r o v id e d   to   t h r ee   s ec to r s r esid en tial,  co m m e r cial,   a n d   in d u s tr ial,   all  s o u r ce d   f r o m   th g r id .   T h e   o p tim izatio n   in tr o d u ce d   i n   th is   s tu d y   is   m u lti - s tr ateg y   ad ap tiv PSO   lo ad   s h if tin g   tech n iq u f o r   th e   a f o r em en tio n ed   DSM.   T h m o d ellin g   an d   s im u latio n   o f   th e   s m ar g r id   as  well  a s   th o p tim izatio n   alg o r ith m   im p lem en ted   in   th is   s tu d y   ar e   im p lem en ted   o n   MA T L AB   s o f twar e.   Fig u r 2   s h o ws  g e n er al  d escr ip tio n   o f   th p r o p o s ed   ap p r o ac h .   T h p r o p o s ed   s tr ateg y   f o r   d em an d   m a n ag em en r e v o lv es  ar o u n d   im p lem e n tin g   lo a d   s h if tin g   m ea s u r es  o n   ap p lian ce s .   T h e   o b jectiv is   to   o p tim ize  th lo ad   co n s u m p tio n   p r o f ile,   b r i n g in g   it  as  clo s ely   alig n ed   as  p o s s ib le  with   th e   p r ed eter m i n ed   o b jectiv lo a d   cu r v e.   T o   ac h iev t h is   alig n m en t,  a   s p ec if ic   m in im izatio n   eq u at io n   is   em p l o y ed   as p ar t   o f   th e   s tr ateg y     (  ( t ) ob je c tive ( t ) 1 ) 2     ( 1 )     I n   th is   co n tex t,     ( t )   s ig n if ies  th e   r ea en er g y   u s ag at  th tim ( t) ,   an d    ( )   in d icate s   th tar g eted   en er g y   u s ag e   at  th at  s am m o m en t.  T h e   cu m u lativ en er g y   u s ag at  th tim ( t )   is   d eter m in ed   b y   s u m m in g   u p   th e   p r e d icted   lo a d   f o r   th at  tim with   th lo a d s   th at  wer eith er   co n n ec ted   o r   d is co n n ec ted   b e f o r e   th lo ad   s h if tin g   o p er atio n .   T h lo ad s   m ath em atica l e x p r ess io n   is   p r esen ted   as ( 2 ) .       ( ) =     ( ) +  ( ) +   ( )     ( 2 )     T h ter m   C o n n ec tio n ( t) ”  m e an s   th lo ad   in cr em en at  tim ”  r esu ltin g   f r o m   th a d ju s tm en o f   co n n ec tio n   tim to   th at  s p ec i f ic  m o m en t .   I e n co m p ass es  b o th   th e   lo ad   in cr ea s at  a   tim ”  ca u s ed   b y   d ev ices  s ch ed u led   f o r   tim es  p r ec ed in g   ”  an d   th lo ad   i n cr ea s es  d u to   th s h if tin g   o f   th eir   co n n e ctio n .     T h co n n ec tio n   f o r m u latio n   is   s h o wn   in   ( 3 ) .     C on n e c tio n   ( t ) = . 1 + = 1 1 = 1  ( 1 ) . ( 1 + )   = 1 1 = 1 1 = 1   ( 3 )     W h er e,     r ep r esen ts   th c o u n t   o f   d e v ices  o f   ty p ”  th at  ar s h if ted   f r o m   in s tan ce   m   to   t”.   T h e   v ar iab le    ”  d en o tes  th d ev ic ty p e.   1   an d   ( 1 + )   co r r esp o n d   to   th p o wer   co n s u m p tio n   o f   d ev ic ty p ”  at  tim in s tan ce s   1   an d   ( 1   +   ) ,   r esp ec tiv ely .   T h e   v ar iab le  ”  s ig n if ies  th to tal  d u r ati o n   o f   co n s u m p tio n   f o r   d ev ices  o f   ty p ”.   T h e   ter m   Dis co n n ec ti o n ( t)   r ef er s   to   t h r ed u ctio n   in   lo ad   ca u s ed   b y   d elay ed   co n n ec tio n   tim in g s   o f   d ev ices,  wh ich   wer o r ig in all y   s ch ed u led   t o   s tar th eir   co n s u m p tio n   at  a   tim e   ”.   I also   en co m p ass es  th l o ad   d ec r ea s r esu ltin g   f r o m   d elay ed   co n n ec tio n   tim es  o f   d ev ices  th at  wer ex p ec ted   to   co m m e n ce   co n s u m p tio n   at  tim es  p r ec ed in g   ”.   T h m ath em atica e x p r ess io n   o f   th e   d is co n n ec tio n   ter m   is   g iv en   as   ( 4 ) .     Dis c on n e c tion   ( t )   = . 1 + = 1 + y = t + 1 ( 1 ) x . ( 1 + ) = 1 + y = t + 1 1 = 1   ( 4 )     I n   th p r o v id e d   eq u atio n s ,     d en o tes th n u m b er   o f   d ev ices o f   ty p ”  th at  h av b ee n   tr an s f er r ed   f r o m   tim in s tan ce   ”  to   ”.   T o   clar if y   th e   p r o ce s s   o f   l o ad   s h if tin g ,   Fig u r 3   d is p lay s   th t im ef r am es  d u r in g   wh ich   lo ad s   ar c o n n e cted   o r   d is co n n ec te d .   T h er e   ar two   ca teg o r ies  o f   lo ad s f i x ed   a n d   m o v ab le.   Fix ed   lo ad s   r em ain   co n s tan an d   u n alter ab le  with in   t h eir   o r ig in al   p er io d s ,   w h ile  m o v ab le   lo ad s   ca n   b e   r esch ed u led   to   d if f er e n t tim s lo ts   d u to   t h eir   co n tr o llab le  ch ar ac ter is tic s .     I n   Fig u r 3 ,   th lo ad s   ar i n itially   d ep icted   ac co r d in g   t o   th ei r   o r ig in al  o p er atin g   s ch e d u les  b ef o r a n y   co n n ec tio n   o r   d is co n n ec tio n   ev en ts .   T h s h if in   l o ad s   is   illu s tr ated   af ter   th d is co n n ec t io n   p h ase  h as  b ee n   co m p leted .   T h is   p r o b lem   is   s tr u ctu r ed   as  m in im izatio n   c h allen g e,   with   th s tip u latio n   t h at  th d ev ice  co u n s h o u ld   n ev er   b allo wed   to   b ec o m n eg ativ e.   T o   s atis f y   th is   co n d itio n ,   th n u m b e r   o f   a v ailab le  co n tr o llab le   d ev ices    s h o u ld   co n s is ten tly   ex ce ed   th co u n o f   d ev ices  m ea n to   b s h if ted   awa y      at  an y   g iv e n   m o m en t,  wh ic h   is   ex p r ess ed   b y   ( 5 ) .     <    ( ) = 1   ( 5 )      ( )   d en o tes th co u n t o f   d e v ices o f   ty p e   ”  av ailab le  f o r   co n tr o l a t tim in s tan ce   ”.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   1 ,   J u ly   20 25 45 - 61   50       Fig u r 3 .   C o n n ec tio n   a n d   d is c o n n ec tio n   o f   lo a d s   in   DSM       3.   DE SCR I P T I O O F   SCE NA RIOS  F O SI M U L AT I O N   T h s tu d y   was  ca r r ied   o u ac r o s s   v ar io u s   s ec to r s   o f   th s m ar g r id ,   in clu d in g   r esid en tial,  co m m er cial,   an d   in d u s tr ial  zo n es.  Op er atin g   alo n g s id th m ain   g r id ,   th s y s tem   f u n ctio n s   at  v o ltag lev el  o f   4 1 0   V.   T h e   se cto r s   ar e   p o s itio n ed   at  d is tan ce s   o f   2   k m ,   3   k m ,   an d   5   k m ,   r esp ec tiv ely .   u n i f o r m   m ar k et   p r ice  is   ap p lied   ac r o s s   all  s ec to r s .   T h p r im ar y   aim   is   to   r ed u ce   u tili ty   co s ts   b y   s tr u c tu r in g   th e   o b jectiv e   f u n ctio n   t o   b in v er s ely   r elate d   to   th m a r k et  p r ice.   T h e   p o wer   d e m an d   f o r   th r e s id en tial,  co m m er cial,   a n d   in d u s tr ial  s ec to r s   is   1 . 5   MW,  2   MW,  an d     3   MW,  r esp ec tiv ely .   I is   im p o r tan to   n o te  th at  elec tr icity   d em an d   is   lo wer   d u r i n g   o f f - p ea k   m o r n in g   h o u r s ,   ty p ically   b ef o r 8   am .   As  r e s u lt,  th is   p er io d   is   ex clu d ed   f r o m   h ig h - p ea k   lo ad   s h if tin g .   T h tim win d o f o r   lo ad   s h if tin g   b eg in s   at  th eig h th   h o u r   o f   th c u r r en d ay   a n d   co n tin u es in to   th n e x t d ay .     T h o b jectiv f u n ctio n ,   wh ic h   s ee k s   to   m ax im ize  co n s u m er   s av in g s ,   is   m o d eled   as  th e   in v er s o f   elec tr icity   p r ices   [ 1 9 ] .   T h is   is   r ep r esen ted   b y   ( 6 )   in   th s tu d y ,   with   th g o al  o f   r e d u cin g   elec tr icity   co s ts   f o r   u tili ty   co m p an ies b y   s ettin g   th o b jectiv cu r v o p p o s ite  to   t h m ar k et  p r ice.             =      ×         × 1 ( ) 24 = 1   ( 6 )     I n   th is   co n tex t,    r ef er s   to   th a v er ag elec tr icity   p r ice  o v er   2 4 - h o u r   p er io d ,      d en o tes  th m ax im u m   p r ice  d u r in g   th is   tim e,   a n d   ( )   r e p r esen ts   th p r ice  at  a n y   g iv e n   tim t .   T h is   s tu d y   tak es  in to   ac co u n th e   en er g y   co n s u m p tio n   o f   v ar i o u s   ty p es  o f   d ev ices,  co n s id er in g   f ac to r s   s u ch   as  th n u m b er   o f   d e v ice  ty p es   with in   th s y s tem ,   th d aily   o p er atio n al  h o u r s   f o r   ea c h   d ev ice  ty p e,   th m ax im u m   d u r atio n   d ev ice  ca n   o p er ate  c o n tin u o u s ly ,   th e   f o r e ca s ted   lo ad   f o r   ea c h   t y p e,   th e   in itial - h o u r   co n s u m p tio n ,   co n tin u o u s   o p er atio n   h o u r s ,   an d   th s tar t tim f o r   ea ch   d ev ice.   T ab le  1   o u tlin es  th e   h o u r ly   elec tr icity   co n s u m p tio n   p r ed i ctio n s   f o r   r esid en tial,  co m m e r cial,   an d   in d u s tr ial  m icr o g r i d s ,   alo n g s i d e   th co r r esp o n d in g   wh o lesale   elec tr icity   p r ices  ( in   ce n ts   p er   k W h )   th r o u g h o u t   th 2 4 - h o u r   p e r io d   wh er th e   f ir s h o u r   is   8 . 0 0   -   9 . 0 0   AM .   E ac h   h o u r   is   m atch e d   with   a   s p ec if ic  wh o lesale   p r ice  an d   th e   p r o jecte d   en er g y   co n s u m p tio n   ( in   k W h )   f o r   ea ch   m icr o g r id   ca teg o r y .   T h i s   tab le  is   u s ef u l   f o r   an aly zin g   lo a d   p atter n s   an d   p r ice  d y n am ics ac r o s s   d if f e r en s ec to r s   in   th g r id .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         A   h yb r id   A P S O A N F I S   o p timiz a tio n   b a s ed   lo a d   s h ifti n g   tec h n iq u f o r   …  ( Mo h a med   F a r a d ji)   51   T ab le  1 .   Fo r ec asted   lo a d   co n s u m p tio n   d ata  ca teg o r ize d   b y   z o n es   Ti me   W h o l e s a l e   p r i c e   ( c t / k W h )   F o r e c a st e d   h o u r l y   l o a d   ( k W h )   R e si d e n t i a l   mi c r o g r i d   C o mm e r c i a l   mi c r o g r i d   I n d u st r i a l   mi c r o g r i d   1 st   h o u r   12   7 2 9 . 4   9 2 3 . 5   2 0 4 5 . 5   2 nd   h o u r   9 . 1 9   7 1 3 . 5   1 1 5 4 . 4   2 4 3 5 . 1   3 rd   h o u r   1 2 . 2 7   7 1 3 . 5   1 4 4 3   2 6 2 9 . 9   4 th   h o u r   2 0 . 6 9   8 0 8 . 7   1 5 5 8 . 4   2 7 2 7 . 3   5 th   h o u r   2 6 . 8 2   8 2 4 . 5   1 6 7 3 . 9   2 4 3 5 . 1   6 th   h o u r   2 7 . 3 5   7 6 1 . 1   1 6 7 3 . 9   2 6 7 8 . 6   7 th   h o u r   1 3 . 8 1   7 4 5 . 2   1 6 7 3 . 9   2 6 7 8 . 6   8 th   h o u r   1 7 . 3 1   6 8 1 . 8   1 5 8 7 . 3   2 6 2 9 . 9   9 th   h o u r   1 6 . 4 2   6 6 6   1 5 5 8 . 4   2 5 3 2 . 5   10 th   h o u r   9 . 8 3   9 5 1 . 4   1 6 7 3 . 9   2 0 9 4 . 2   11 th   h o u r   8 . 6 3   1 2 2 0 . 9   1 8 1 8 . 2   1 7 0 4 . 5   12 th   h o u r   8 . 8 7   1 3 3 1 . 9   1 5 0 0 . 7   1 5 0 9 . 7   13 th   h o u r   8 . 3 5   1 3 6 3 . 6   1 2 9 8 . 7   1 3 6 3 . 6   14 th   h o u r   1 6 . 4 4   1 2 5 2 . 6   1 0 9 6 . 7   1 3 1 4 . 9   15 th   h o u r   1 6 . 1 9   1 0 4 6 . 5   9 2 3 . 5   1 1 2 0 . 1   16 th   h o u r   8 . 8 7   7 6 1 . 1   5 7 7 . 2   1 0 2 2 . 7   17 th   h o u r   8 . 6 5   4 7 5 . 7   4 0 4   9 7 4   18 th   h o u r   8 . 1 1   4 1 2 . 3   3 7 5 . 2   8 7 6 . 6   19 th   h o u r   8 . 2 5   3 6 4 . 7   3 7 5 . 2   8 2 7 . 9   20 th   h o u r   8 . 1   3 4 8 . 8   4 0 4   7 3 0 . 5   21 t h o u r   8 . 1 4   2 6 9 . 6   4 3 2 . 9   7 3 0 . 5   22 th   h o u r   8 . 1 3   2 6 9 . 9   4 3 2 . 9   7 7 9 . 2   23 th   h o u r   8 . 3 4   4 1 2 . 3   4 3 2 . 9   1 1 2 0 . 1   24 th   h o u r   9 . 3 5   5 3 9 . 1   6 6 3 . 8   1 5 0 9 . 7       3 . 1 .     Resid ent ia l c a s e   T h o p er atio n al   s co p e   o f   th is   r eg io n   e n co m p ass es  h o u s eh o ld   ap p lian ce s   ch a r ac ter ized   b y   m o d est   p o wer   co n s u m p tio n   an d   lim ited   o p er atin g   d u r atio n s .   to tal  o f   2 , 6 0 0   co n t r o llab le  d ev ic es,  s p an n in g   ac r o s s     1 4   d is tin ct  ty p es,  co m p o s e   th i s   in v en to r y .   T a b le  2   p r o v id es   co m p r eh e n s iv o v er v iew  o f   th ese  co n tr o llab le   d ev ices,  alo n g s id th eir   co r r es p o n d in g   co n s u m p ti o n   d ata.       T ab le  2 .   C o n tr o llab le  d ev ice  d ata  in   th r esid en tial a r ea   Ty p e   D e v i c e h o u r l y   c o n s u m p t i o n   ( k W )   1 st   2 nd   3 rd   D e v i c e   D r y e r   1 . 2   -   -   1 8 9   D i sh   w a sh e r   0 . 7   -   -   2 8 8   W a sh i n g   m a c h i n e   0 . 5   -   -   2 6 8   O v e n   1 . 3   -   -   2 7 9   I r o n   1   -   -   3 4 0   V a c u u c l e a n e r   0 . 4   -   -   1 5 8   K e t t l e   2   -   -   4 0 6   To a s t e r   0 . 9   -   -   48   R i c e   c o o k e r   0 . 8 5   -   -   59   H a i r   d r y e r   1 . 5   -   -   58   B l e n d e r   0 . 3   -   -   66   F r y i n g   p a n   1 . 1   -   -   1 0 1   C o f f e e   ma k e r   0 . 8   -   -   56   To t a l   -   -   -   2 6 0 5       3 . 2 .     Co mm er cia l c a s e   I n   co n t r ast,  th co m m er cial  d o m ain   s h o wca s es  h ig h er   u t ilizatio n   r atin g s   in   co m p ar is o n   to   t h r esid en tial  s ec to r .   Her e,   o v er   8 0 0   d ev ices  r ep r esen tin g   8   d iv er s ty p es  co n tr ib u te  to   th p o ten tial  f o r   lo ad   m an ag em en t.   T ab le   3   p r o v id e s   d etailed   o v e r v iew  o f   t h ese  co n tr o llab le  d ev ices  an d   th ei r   ass o ciate d   en er g y   u s ag f ig u r es.     3 . 3 .     I nd us t ria l c a s e   W ith in   th is   co n tex t,  th in d u s tr ial  s ec to r   m ain tain s   n o tab ly   s m aller   d ev ice  co u n wh en   j u x tap o s ed   with   th b r o ad er   s p ec tr u m   o f   co n tr o llab le  d e v ices;  h o wev er ,   it  co m p en s ates  with   s u b s tan tial  co n s u m p tio n   lev els  an d   ex ten d ed   d e v ice  o p er atio n al  d u r atio n s .   I n d u s t r ial  d ev ices  with in   th is   zo n ex h ib it  p r o lo n g ed   co n tin u o u s   o p e r atio n ,   o f ten   cr itical  r eg ar d less   o f   lo ad   co n tr o m eth o d o lo g ies.  W ith in   th is   s co p e,   a   co llectio n   o f   1 0 0   co n tr o llab le  d ev ices  s p an n in g   6   d is tin ct  ty p es  em e r g es.  T h ese  d e v ices,  alo n g s id th eir   r esp ec tiv e   co n s u m p tio n   d ata,   ar e   en u m e r ated   in   T ab le  4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   1 ,   J u ly   20 25 45 - 61   52   T ab le  3 .   C o n tr o llab le  d ev ice  d ata  in   th co m m e r cial  ar ea   T y p e   D e v i c e h o u r l y   c o n s u m p t i o n   ( k W )   1 st   2 nd   3 rd   D e v i c e   W a t e r   d i sp e n s e r   2 . 5   -   -   1 5 6   D r y e r   3 . 5   -   -   1 1 7   W a sh i n g   m a c h i n e   0 . 5   -   -   2 6 8   K e t t l e   3   2 . 5   -   1 2 3   O v e n   5   -   -   77   C o f f e e   m a k e r   2   2   -   99   A i r   c o n d i t i o n e r   4   3 . 5   3   56   Li g h t s   2 . 5   1 . 7 5   1 . 5   87   To t a l   -   -   -   8 0 8       T ab le  4 .   C o n tr o llab le  d ev ice  d ata  in   th in d u s tr ial  ar ea     Ty p e   D e v i c e h o u r l y   c o n s u m p t i o n   ( k W )   1 st   2 nd   3 rd   4 th   5 th   6 th   D e v i c e   W a t e r   h e a t e r   1 2 . 5   1 2 . 5   1 2 . 5   -   -   -   39   W e l d i n g   m a c h i n e   25   25   25   25   -   -   35   F a n   A C   30   30   30   30   -   -   16   A r c   f u r n a c e   50   50   50   50   50   50   8   I n d u c t i o n   m o t o r   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   5   D C   m o t o r   1 5 0   1 5 0   1 5 0   -   -   -   6   To t a l   -   -   -   -   -   -   1 0 9       4.   H YB RID  AP SO ANF I O P T I M I Z AT I O AL G O R I T H M   T h p r esen ted   PS O - f u zz y   h y b r id   alg o r ith m   in teg r ates  PS an d   f u zz y   l o g ic  to   tack le  o p tim izatio n   p r o b lem s .   I n itiated   b y   s ettin g   p ar am eter s   f o r   b o th   PS an d   f u zz y   lo g ic ,   t h alg o r ith m   in itializes  p ar ticles   with   r an d o m   p o s itio n s   an d   v el o cities.  I n   th m ain   PS lo o p ,   f itn ess   is   ev alu ated ,   an d   p er s o n al  an d   g lo b al  b est  p o s itio n s   ar u p d ate d   b ased   o n   th e   o b jectiv f u n ctio n .   No tab ly ,   th e   alg o r ith m   in c o r p o r ates  f u zz y   l o g ic  b y   u s in g   ea ch   p ar ti cle' s   p o s itio n   as  in p u to   f u zz y   lo g ic  s y s tem ,   in f lu e n cin g   th p a r ticle' s   p o s itio n   u p d ate .   T h is   in teg r atio n   en h a n ce s   ad ap ta b ilit y   an d   ac co m m o d ates  u n c er tain ties   with in   th o p tim iz atio n   p r o ce s s .   T h g lo b al  b est  p o s itio n   a n d   v alu e,   r ep r esen tin g   th o p tim iz ed   s o lu tio n ,   ar d is p lay ed   at  th co n clu s io n   o f   th e   iter atio n s .   T h alg o r ith m ' s   s tr en g th   lies   in   th co llab o r ativ e   d ec is io n - m ak in g   s y n e r g y   b et wee n   PS O ' s   g lo b al  o p tim izatio n   a n d   f u zz y   lo g ic' s   in ter p r eta b ilit y ,   m a k in g   it  ef f ec tiv f o r   n a v ig atin g   co m p lex   s ea r ch   s p ac es  a n d   ad d r ess in g   p r o b lem s   with   in h e r en t u n ce r tain ties .     4 . 1 .     m ulti - s t ra t eg y   a da pti v pa rt icle  s wa rm   o pti m iza t i o n a lg o rit hm   An   ef f ec tiv DSM  tech n iq u s h o u ld   b ca p ab le  o f   h a n d lin g   v ar iety   o f   c o n tr o llab le  l o ad s ,   ea ch   with   u n iq u e   ch ar ac ter is tics .   L in ea r   p r o g r am m in g   an d   d y n am ic  p r o g r a m m in g   p r o v in a d eq u a te  f o r   m an ag in g   a   co n s id er ab le  n u m b er   o f   d iv e r s lo ad s   s im u ltan eo u s ly   [ 2 7 ] .   T h PS alg o r ith m   f u n ctio n s   as  p o p u latio n - b ased   s to ch asti s ea r ch   tech n iq u e.   W ith in   th is   f r am ewo r k ,   ea ch   p ar ticle’ s   p o s itio n   s ig n if ies  p o ten tial  s o lu tio n   to   th o p tim izatio n   p r o b lem   at  h an d .   E v alu atio n   o f   a   p ar ticle’ s   p o s itio n   o cc u r s   th r o u g h   an   ass ess m en t   o f   its   m er it,  q u an tifie d   b y   th f itn ess   v alu ex tr ac ted   f r o m   th o p tim izatio n   f u n ctio n .   I n   th in itializatio n   p h ase  o f   th PS alg o r ith m ,   th p ar ticle  p o p u latio n   is   r an d o m ly   estab lis h ed   as  co llectio n   o f   ca n d i d ate   s o lu tio n s .   Su b s eq u en tly ,   ea ch   p ar ticle  tr av er s es  th s ea r ch   s p ac at  s p ec if ic  v elo city ,   s u b ject  to   d y n am ic   ad ju s tm en ts   b ased   o n   its   in d iv id u al  f lig h t h is to r y   an d   th at  o f   its   co m p an io n s   [ 2 7 ] .   T h alg o r ith m   co n v er g es  to war d   th o p tim al  s o lu tio n   th r o u g h   iter ativ cy cles  u n til  th p r ed ef in e d   co n v er g en ce   co n d itio n   is   s atis f ied .   T h is   iter ativ r ef in e m en t p r o ce s s   co llectiv ely   co n tr i b u te s   to   th attain m en o f   th e   m o s f av o r a b le  s o lu ti o n .   PS s tan d s   as  a n   in tell ig en alg o r ith m   e x h ib itin g   g lo b al  co n v er g e n ce ,   m in im izin g   th n ee d   f o r   ex ten s iv p ar am eter   ad ju s tm en ts .   No n eth eless ,   co n v en tio n a PS en co u n ter s   ch allen g es  lik s u s ce p tib ilit y   to   lo ca o p tim an d   g r a d u al  co n v e r g en ce .   T h h y b r id   APSO ANFI S   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( HA PA)   ad d r ess es  th ese  is s u es  b y   m itig atin g   th e   s ea r ch   p r o ce s s s   in h er e n lim itatio n s ,   lead in g   to   en h an c ed   co n v e r g en ce   p r ec is io n   an d   s p ee d .   T h is   ad ap tatio n   em p o w er s   th alg o r ith m   to   ef f icien tly   tack le  in t r icate   o p t im izatio n   p r o b lem s ,   r e d u cin g   s ea r ch   p r o ce s s   b ias  an d   en h a n cin g   its   s u itab ilit y   f o r   co m p lex   s ce n ar io s   [ 2 7 ] .   T h v elo city   ex p r ess io n   o f   t h alg o r ith m   is   g iv en   in   ( 7 ) ,   an d   th esti m ated   p o s itio n   is   illu s tr ated   b y   ( 8 ) .       (   +   1 ) =     ×   ( ) +   1   ×    ( ) ×   ( ( )     ( ) ) +   2   ×  ( ) ×   (  ( )   ( ) )   ( 7 )     (   +   1 ) = ( ) +   (   +   1 )   ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         A   h yb r id   A P S O A N F I S   o p timiz a tio n   b a s ed   lo a d   s h ifti n g   tec h n iq u f o r   …  ( Mo h a med   F a r a d ji)   53   W h er e   ”  is   th s u p p o s ed   p o p u latio n   with   ”  p ar ticles  is   th v elo city   o f      p ar ticle,   ( )   s ig n if ies  th p er s o n al  b est  p o s itio n   t h at  p ar ticle  ”  h as  e n co u n ter ed   s in ce   th e   in itial  tim s tep .   Fu r th er m o r e,    ”  d esig n ates  th m o s t   o p tim al  p o s itio n   d is co v er ed   b y   th c o llectiv p ar ticles  u p   to   th at  p o in in   th p r o ce s s .   I n   th is   co n tex t,  wh er r an g es  f r o m   1   to   ,   ce r tain   v ar ia b le s   ar d ef in ed .   T h in er tia  weig h is   r ep r esen ted   as  ”,   with   c1 ,   a n d   2 ”  s er v in g   as  co n s tan ts   in tr in s ic  to   th PS alg o r ith m   an d   ta k in g   v a lu es  with in   th e   r an g o f   [ 0 , 2 ] .   Me an wh ile,    ( ) ”  s tan d s   f o r   r an d o m   n u m b er s   co n f in ed   with in   th e   in ter v a [ 0 , 1 ] .   An   illu s tr ativ r ep r esen tatio n   o f   th p ar ticle  m o v em en p r o ce s s   b ased   o n   PS iter atio n s   is   p r e s en ted   in   Fig u r 4 .           Fig u r 4 .   s eq u e n tial p r o g r es s io n   o f   p a r ticle  m o tio n   with in   th PS f r am ewo r k       T h s tr ateg ies f o r   en h a n cin g   i n er tia  weig h ts   ”  an d   lear n i n g   f ac to r s   ( 1 , 2 )   en co m p ass   s p ec tr u m   o f   class if icatio n s ,   in clu d in g   c o n s tan cy   o r   s to ch asti city ,   lin e ar ity   o r   n o n - lin ea r ity ,   an d   ad ap tab ilit y .   E x is tin g   r esear ch   h as  ex p e r im en tally   d em o n s tr ated   th e   ef f icac y   o f   n o n - lin e ar ly   d ec r ea s in g   wei g h ts   o v er   lin ea r ly   d ec r ea s in g   o n es  wi th in   th co n tex o f   th d u al  d y n am ic  ad ap tatio n   m ec h an is m .   T h u tili za tio n   o f   n o n lin ea r   lear n in g   f ac to r s   o f f er s   h eig h te n ed   co m p atib ilit y   with   in tr icat o p tim izatio n   o b jectiv es,  alig n in g   well  with   th e   co m p lex ities   in h er en in   s u ch   p u r s u its .   n o tewo r th y   ap p r o a ch   lev er ag es  in er tia  weig h ts   to   f in e - tu n lear n in g   f ac to r s ,   th er eb y   ac h ie v in g   a   b alan ce   b etwe en   in d iv id u al  p ar ticle  lear n in g   ca p ab ilit ies  an d   co llectiv g r o u p   lear n in g   ca p ab ilit ies.  T h is   eq u ilib r iu m   s ig n if ican tly   en h a n c es  th alg o r ith m s   o p tim izatio n   ac cu r ac y .   I n   th is   p ap er ,   h y b r i d   ap p r o ac h   am alg am atin g   b o t h   s tr ateg ies  h as  b ee n   ad o p ted ,   y ield in g   s u p er io r   r esu lts .   T h e   f lo wch ar d ep icted   in   F ig u r 5   d em o n s tr ates  th p r o p o s ed   o p tim izatio n   alg o r ith m .   T h p a r am eter   ”  s er v es  as  p iv o tal  d eter m in an in f lu en cin g   th p er f o r m a n ce   an d   e f f icac y   o f   th PS alg o r ith m .   R ed u ce d   v alu es  o f   ”  b o ls ter   th alg o r ith m s   ca p ac ity   f o r   lo ca s ea r ch ,   elev a tin g   co n v er g e n ce   ac cu r ac y .   C o n v er s ely ,   lar g e r   ”  v alu es  e n h an ce   g l o b al  s ea r ch   ca p ab ilit ies,  p r ev e n tin g   p ar ticles  f r o m   b ein g   c o n f in e d   to   lo ca l   o p tim a;   h o wev er ,   th is   m ig h t r esu lt  in   a   s lo wer   co n v er g en ce   r ate.   s i g n if ican t p r o p o r tio n   o f   o n g o in g   en h an ce m e n ts   in   PS p er tain   to   th o p tim izatio n   o f   ”.     =   + ( +     ) × e xp [   20   × ( ) 6 ]   ( 9 )     W h er T   is   th m ax im u m   n u m b er   o f   tim s tep s ,   u s u ally .   T h e   lear n in g   f ac to r   ( 1 , 2 )   v ar ies ac co r d in g   to   ”.   T h v alu es  o f   1 ”  an d   2 ”  wit h in   th v elo city   u p d ate  eq u at io n   p lay s   cr u cial  r o le  in   d eter m in in g   th d eg r ee   o f   lea r n in g   ex h ib ited   b y   p ar ticle  to war d   i ts   o p tim a p o s itio n .   Sp ec if ically ,   1 ”  g o v er n s   th e   d eg r ee   o f   s elf - lear n in g   o f   th p ar ticle,   wh ile  2 ”  in f lu en ce s   th ex te n o f   its   s o cial  lear n in g .   T h ese  co ef f icien ts   also   co n tr ib u te  to   alter in g   th e   p ar ti cle’ s   tr ajec to r y   o v e r   tim e.   B u ild in g   u p o n   p r io r   in s ig h ts ,   th is   s tu d y   ad o p ts   an   en h an ce d   ad ju s tm en s tr ateg y   f o r   th es lear n in g   f ac to r s   an d   in er tia  weig h ts .   T h is   s tr ateg y   ca p italizes  o n   th ad v an tag es  o f   em p lo y in g   n o n - lin ea r   f u n ctio n s .   T h co ef f icien ts   ar h ar m o n iz ed   with   th v alu es  0 . 5 B   1 ”,   a n d   C   0 . 5 ”,   r esu lt in g   in   f o r m u la  1 0 .   B y   lev er ag in g   t h is   r ef in ed   co m b in atio n ,   th PS alg o r ith m   ca n   ac h iev im p r o v ed   p er f o r m an ce   a n d   co n v er g en ce   o u tco m es.  Fo r m u latio n s   o f   th f ac to r s   C 1 ”  an d   C 2 ”  ar r esp ec tiv ely   g iv en   b y   ( 1 0 )   an d   ( 1 1 ) .     1   =  2 +  +   ( 1 0 )     2   =   2 . 5 + 1   ( 1 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  39 ,   No .   1 ,   J u ly   20 25 45 - 61   54   T h alg o r it h m s   co n v er g e n ce   an d   th s p ee d   at  wh ich   it  co n v er g es  ar s ig n i f ican tly   in ter t win ed   with   th p o s itio n   weig h tin g   f ac to r .   Ho wev er ,   th p r im ar y   p ar am e ter - tu n in g   a p p r o ac h   o f ten   c o n ce n tr ates  s o lely   o n   r ef in in g   v elo city   u p d ates,  n e g lectin g   p o s itio n   u p d ates.  T o   a d d r ess   th is   lim itatio n   an d   r e g u late  th im p ac o f   v elo city   o n   p o s itio n ,   an   in n o v ativ p o s itio n   u p d ate  f o r m u la  in co r p o r ates  co n s tr ain f ac to r   ”.   T h in tr o d u ctio n   o f   ”  s er v es  th p u r p o s o f   c alib r atin g   t h i n f lu en ce   o f   v elo city ,   aim in g   to   m itig ate  s ea r ch   p r o ce s s   lim itatio n s   an d   s u b s eq u en tly   en h an ce   th al g o r ith m s   co n v er g e n ce   r ate.   I n   th b asic PSO f r am ewo r k ,   p ar ticle’ s   n ew  p o s itio n   is   d eter m in ed   b y   ad d in g   its   cu r r en v elo city   to   its   p r esen p o s itio n .   Ho wev er ,   th d ir ec ad d itio n   o f   p o s iti o n   an d   v elo city   v ec to r s   r eq u ir es  th in tr o d u ctio n   o f   co n s tr ain t   f ac to r   with in   th p o s itio n   u p d ate  f o r m u la.   T r ad itio n ally ,   th is   co n s tr ain f ac to r   in   th e   PS alg o r ith m   is   ty p ically   s et  to   1 .   T h e   r o le   o f   α   is   to   s teer   th e   p ar ticle  t o war d   p r o x im ity   to   i ts   o p tim al  p o s itio n ,   an d   its   en h an ce m e n co n t r o ls   th d eg r ee   t o   wh ich   v elo city   i n f lu en ce s   p o s itio n .   B y   r eg u lat in g   th is   in f lu en ce ,   th alg o r ith m s   co n v er g en ce   i s   n o tab ly   en h a n ce d .   I n   th is   s tu d y ,   an   ”  th at  ev o lv es  b ased   o n   ch an g es  in     is   em p lo y ed .   Du r in g   t h in itial  s tag es,  ”  is   h ea v ily   in f lu en ce d   b y   p ar ticle  v elo city ,   f ac ilit atin g   r o b u s ex p lo r atio n .   Su b s eq u en tly ,   in   later   s tag es,  s   s en s itiv ity   to   p a r ticle  v elo city   d im in is h e s ,   r ein f o r cin g   its   ef f icac y   in   lo ca l sear c h   ac tiv ities .      (   +   1 ) =  ( ) +    ( + 1 )   ( 1 2 )     = 0 . 1 +   ( 1 3 )           Fig u r 5 .   Flo wch ar f o r   HAP alg o r ith m       4 . 2 .     An a da ptiv e   net wo rk - b a s ed  f uzzy   infe re nce  s y s t em   Neu r al  n etwo r k s   ( NN)   r e p r es en p o ten t   an d   v er s atile  to o ls   f o r   f o r ec asti n g ,   lev e r ag in g   s im p licity   alo n g s id r em ar k ab le  ca p a b ilit ies.  T h eir   ef f ec tiv en ess   h in g es  o n   th av ailab ilit y   o f   s u f f i cien tr ain in g   d ata,     ju d icio u s   s elec tio n   o f   in p u t - o u t p u s am p les,  an   ap p r o p r iate  n u m b e r   o f   h id d en   u n its ,   an d   am p l e   co m p u tatio n al   r eso u r c es.  No ta b ly ,   NN  p o s s ess es  th ab ilit y   to   ap p r o x i m ate   an y   n o n lin ea r   f u n ctio n   an d   tack le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.