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Title: Algoritmo particle swarm optimization multiobjectivo para problema de pouso de aeronaves em pista única .
Other Titles: Multi-objective particle swarm optimization algorithm for single-runway aircraft landing problem.
???metadata.dc.creator???: NUNES, Paloma dos Santos Alves.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SILVA, Yuri Laio Teixeira Veras.
???metadata.dc.contributor.referee1???: COSTA, Luciano Carlos Azevedo da.
???metadata.dc.contributor.referee2???: QUEIROGA, Eduardo Vieira.
Keywords: Algoritmo Particle Swarm O ptimization;Tráfego aéreo;Pouso de aeronaves pista única;Otimização multiobjectivo;Algoritmo heurístico;Particle Swarm Optimization;Aeronaves pouso;Eficiência de Pareto;Particle Swarm Optimization Algorithm;Air Traffic;Single Runway Aircraft Landing;Multi-Objective Optimization;Heuristic Algorithm;Particle Swarm Optimization;Aircraft Landing;Pareto Efficiency
Issue Date: 2024
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: NUNES, Nunes, Paloma dos Santos Alves. Algoritmo particle swarm optimization multiobjectivo para problema de pouso de aeronaves em pista única . 2024. 95f. Trabalho de Conclusão de Curso - Monografia (Curso de Bacharelado em Engenharia de Produção) - Centro de Desenvolvimento Sustentável do Semiárido, Universidade Federal de Campina Grande - Campus Sumé - Paraíba - Brasil, 2024. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/38260
???metadata.dc.description.resumo???: O tráfego aéreo tem aumentado significativamente nos últimos anos em função do fluxo de passageiros e da demanda pela logística de cargas comerciais. Tal fato, em conjunto com o crescente número de operações e voos, têm ocasionado em um aumento considerável da complexidade nos planejamentos aeroportuários. Nesse contexto, o presente estudo trata do Aircraft Landing Problem (ALP), que pertence à classe de complexidade NP-Hard e apresenta grande relevância para o controle eficiente do tráfego aéreo. O problema consiste no agendamento do tempo de pouso de aeronaves nos aeroportos, geralmente visando a minimização do custo total de penalidade aplicado sob os desvios entre o tempo alvo e o tempo designado do pouso. Tal programação precisa cumprir com uma série de restrições presentes no contexto real, onde o tempo de pouso deve estar situado entre os limites dessa janela, além de respeitar o tempo de separação entre o par de aeronaves. Em função disso, o presente estudo propõe um algoritmo heurístico baseado em uma abordagem evolucionária multiobjetivo de minimizar o custo total de divergência e o makespan, denominado de Multi-objective Particle Swarm Optimization (MOPSO), para resolução do ALP envolvendo configurações de pista única. A performance do algoritmo é avaliada por meio de um conjunto de instâncias encontradas na literatura, envolvendo até 20 aeronaves, e instâncias reais do Aeroporto Internacional de Recife, com até 100 aeronaves. Os experimentos computacionais mostraram que a heurística proposta obteve resultados competitivos quando comparados aos de outras heurísticas analisadas, pois apresentou um melhor desempenho em 60% das instâncias da literatura (sendo que em 40% alcançou a solução ótima), no caso da abordagem de único objetivo. Ao considerar múltiplos objetivos, o MOPSO forneceu soluções de boa qualidade em um tempo computacional satisfatório.
Abstract: Air traffic has increased significantly in recent years due to the growth in passenger flow and the demand for commercial cargo logistics. This, coupled with the rising number of operations and flights, has resulted in a considerable increase in the complexity of airport planning. In this context, this study addresses the Aircraft Landing Problem (ALP), which is an NP-Hard problem of significant relevance for efficient air traffic control. The ALP involves scheduling aircraft landing times at airports, typically aiming to minimize the total penalty cost associated with deviations between the target and assigned landing times. This scheduling must adhere to a set of real-world constraints, such as ensuring that each landing time falls within a specified time window and maintaining the required separation time between pairs of aircraft. To solve the ALP in single-runway configurations, this study proposes a heuristic algorithm based on a multi-objective evolutionary approach to minimize both the total deviation cost and the makespan, Multi-objective Particle Swarm Optimization (MOPSO). The performance of the algorithm is evaluated using a set of benchmark instances from the literature, involving up to 20 aircraft, as well as real-world instances from Recife International Airport, with up to 100 aircraft. Computational experiments demonstrated that the proposed heuristic achieved competitive results compared to other analyzed heuristics, showing better performance in 60% of the benchmark instances (with optimal solutions reached in 40% of these cases) for the single-objective approach. When considering multiple objectives, the MOPSO provided high-quality solutions within a satisfactory computational time.
Keywords: Algoritmo Particle Swarm O ptimization
Tráfego aéreo
Pouso de aeronaves pista única
Otimização multiobjectivo
Algoritmo heurístico
Particle Swarm Optimization
Aeronaves pouso
Eficiência de Pareto
Particle Swarm Optimization Algorithm
Air Traffic
Single Runway Aircraft Landing
Multi-Objective Optimization
Heuristic Algorithm
Particle Swarm Optimization
Aircraft Landing
Pareto Efficiency
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Produção.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/38260
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