給水管網(wǎng)系統(tǒng)是城鎮(zhèn)重要的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著我國城鎮(zhèn)化進程的推進,城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴大,給水管網(wǎng)規(guī)模也隨之加大,給水管網(wǎng)建設(shè)投資效率低下的問題日益凸顯。通過對管網(wǎng)建設(shè)的管徑方案進行優(yōu)化設(shè)計,可以在保證供水需求的情況下降低投資費用,因此對管網(wǎng)進行科學(xué)合理地優(yōu)化設(shè)計具有極大的經(jīng)濟效益和現(xiàn)實意義。采用智能優(yōu)化算法設(shè)計最優(yōu)管徑方案是近年來給水管網(wǎng)設(shè)計的研究方向。根據(jù)管網(wǎng)優(yōu)化問題的特點,本文設(shè)計一種改進遺傳算法,實現(xiàn)了對復(fù)雜多維非線性管網(wǎng)經(jīng)濟性目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化。利用改進算法對經(jīng)典管網(wǎng)案例和實際案例進行優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化結(jié)果表明改進算法在解決管網(wǎng)優(yōu)化問題上具有一定優(yōu)勢。在分析管網(wǎng)優(yōu)化問題特點的基礎(chǔ)上,對遺傳算法進行改進,提出基于輔助個體有向交叉算子的實數(shù)編碼遺傳算法。改進交叉算子采用有向交叉框架和輔助個體技術(shù),實現(xiàn)對多維函數(shù)的快速尋優(yōu),以適應(yīng)管網(wǎng)優(yōu)化問題的多維特性。同時為增強算法收斂過程的魯棒性,提高算法搜索到最優(yōu)管徑組合的成功率,采用父代個體中心的交叉策略和不等位交叉操作平衡輔助個體技術(shù)帶來的收斂于局部最優(yōu)的風(fēng)險。采用多個復(fù)雜測試函數(shù)對提出算法進行測試,實驗結(jié)果表明相較現(xiàn)有算法,改進算法整體性能較好。將提出算法... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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以圖 2-1 所示管網(wǎng)圖為例，規(guī)定管網(wǎng)回路順時針方向為正，關(guān)聯(lián)矩陣和回路陣分別為：1 0 0 0 01 1 1 0 00 1 0 1 00 0 1 0 10 0 0 1 1A (2-10)B 0 1 1 1 1 (2-11)1.3 管網(wǎng)基本方程質(zhì)量和能量守恒定律用于描述物質(zhì)的運動規(guī)律，給水管網(wǎng)中水流運動也必然足質(zhì)量能量守恒。質(zhì)量守恒體現(xiàn)在管網(wǎng)節(jié)點處流入流量分配；能量守恒體現(xiàn)在段動能與壓力能消耗和傳遞作用。（1）節(jié)點流量方程組對于管網(wǎng)中任意一個節(jié)點，流入節(jié)點的流量之和應(yīng)等于流出節(jié)點的流量之和，

均值中心交叉性能相對更優(yōu)，對于“雙漏斗”函數(shù)父代個體中心交叉性能相對更優(yōu)。這個結(jié)論是符合預(yù)期的：其一，均值中心交叉趨向于對父代個體的均值點附近進行搜索，如圖3-3(c)、圖 3-4(c)和圖 3-5(c)所示，個體分布向種群中心區(qū)域集中，種群的搜索也趨于種群的中心區(qū)域，子代個體分布區(qū)域更可能靠近“單漏斗”模型函數(shù)的全局最優(yōu)點，因此在這類函數(shù)優(yōu)化上性能較好。其二，父代個體中心交叉趨向于對交叉父代個體附近進行搜索，設(shè)計思想是父代個體是由選擇操作產(chǎn)生的可以認(rèn)為是較優(yōu)解，在父代個體附近產(chǎn)生的子代也是潛在的優(yōu)秀解[55]。圖 3-3(b)、圖 3-4(b)和圖 3-5(b)顯示出，父代個體中心交叉的種群子代分布相對分散，且與初始種群分布特性更相似。這種特性使得交叉算子對有父代個體分布的區(qū)域進行更細(xì)致地搜索，因而對多峰函數(shù)優(yōu)化時不易丟失最優(yōu)解

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]參數(shù)自適應(yīng)粒子群算法的給水管網(wǎng)優(yōu)化研究[J]. 王超,喬俊飛.  智能系統(tǒng)學(xué)報. 2015(05)
[2]基于改進的自適應(yīng)粒子群算法的給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計[J]. 喬俊飛,王超,劉昌芬.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2014(07)
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[6]基于改進蟻群算法的Hanoi給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計[J]. 喬俊飛,佟磊,潘廣源.  控制工程. 2013(03)
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博士論文
[1]實數(shù)編碼遺傳算法機理分析及算法改進研究[D]. 朱燦.中南大學(xué) 2009
[2]改進混合遺傳算法用于給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的研究[D]. 儲誠山.天津大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于自適應(yīng)遺傳算法的給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 李婷婷.清華大學(xué) 2017
[2]給水管網(wǎng)多目標(biāo)間接和直接優(yōu)化算法研究與應(yīng)用[D]. 李宣.山東科技大學(xué) 2017
[3]基于改進PSO-DE混合算法的給水管網(wǎng)優(yōu)化模型研究[D]. 李坤.重慶大學(xué) 2016
[4]基于改進粒子群算法的城市給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計[D]. 魏洪宇.北京工業(yè)大學(xué) 2014
[5]基于改進混合蛙跳算法的給水管網(wǎng)改擴建優(yōu)化模型研究[D]. 姜偉康.重慶大學(xué) 2014
[6]哈爾濱市供水管網(wǎng)優(yōu)化改造模型研究及其應(yīng)用[D]. 閆鹍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：3528382