基于改进遗传算法的给水管网优化研究

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sallen009
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作为城镇重要的生命线工程之一的给水管网于城镇发展中发挥着基础性作用,给水网的基建、能耗以及水质主要由管网的布置和结构决定,所以给水管网的优化设计经济和社会效益明显。本课题在研究基本遗传算法以及当前供水管网优化成果的基础上,提出采用自适应遗传算法求解管网优化问题。  本论文就目前管网优化研究成果进行了分析,并总结其优点和不足。建立以管网造价为目标函数的数学模型,期间提出把管段流速和节点水压以罚函数形式的纳入目标函数之中,增强了模型的实用性;以基本遗传算法为基础,以整数形式的编码技术提高了遗传算法收敛速度和求解效率;改进遗传操作算子(自适应交叉和变异算子)以及部分遗传参数的设置,使算法能够有效地搜索到可行的最优解,提高了算法的效率。管网水力计算采用解节点方程法,以节点压力和管段流速衡量个体适应度大小,提高了计算效率。  以Matlab软件编程水力计算子程序和优化主程序,通过程序实现遗传算法。工程实例研究表明,相比于标准遗传算法和常规设计,自适应遗传算法更具有更好的全局寻优能力、高计算效率、良好的收敛性能,于工程设计中具有一定的使用参考价值;另外,本课题的研究成果不仅适用于新建管网优化设计,对改扩建管网也具有参考和借鉴作用。
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