針對礦井通風網(wǎng)絡(luò)分支風量優(yōu)化問題,以礦井通風網(wǎng)絡(luò)的總功率最小為目標,結(jié)合礦井模型中風量平衡方程、風壓平衡方程、分支阻力方程以及風機特性曲線方程等約束條件,提出一種多種群自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法（MA-PSO）對礦井通風網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)尋優(yōu)。首先對隨機生成的種群進行初始化預(yù)處理,將適應(yīng)值從高到低排序,然后以預(yù)處理后的局部最優(yōu)解為圓心,以局部最優(yōu)解與其他粒子的歐式距離的平均值為半徑,將種群劃分成五個子種群,接著在速度更新公式中引入拓撲項和種群交流因子,以種群為單位在求解空間中搜索,保障種群的多樣性,從而加快種群進化和算法收斂速度;最后采用自適應(yīng)權(quán)重和冗余粒子初始化淘汰策略,提高算法搜索能力和學習能力。仿真結(jié)果表明:該算法具有較好的多模態(tài)尋優(yōu)率、更快的收斂速度和更高的收斂精度,優(yōu)化后通風系統(tǒng)消耗的總功率較之前相比下降26. 78%,節(jié)能效果顯著。 

【文章來源】：煤炭工程. 2019,51(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

多風機通風網(wǎng)絡(luò)圖

斜湟煲圓???判愕母鎏�。�?i個個體的第j個基因aij進行變異的操作方法為:aij=aij+(aij－amax)×f(g)，r≥0.5aij+(amin－aij)×f(g)，r＜0.5{(22)f(g)=r2(1－g/Gmax)2式中，amax為基因aij的上界;amin為基因的aij的下界;r2為一個隨機數(shù);g為當前迭代次數(shù);Gmax是最大進化次數(shù);r為［0，1］區(qū)間的隨機數(shù)。3.2.4仿真結(jié)果與分析利用matlab軟件［12］計算，迭代進化100次后，其迭代進化結(jié)果如圖2所示。圖2表明:利用遺傳算法優(yōu)化井下通風網(wǎng)絡(luò)，算法過早成熟收斂，陷入局部最優(yōu)，造成優(yōu)化效果不佳，原因是種群多樣性單一，遺傳算法的交叉算子和選擇算子不能再產(chǎn)生更有生命力的個體，個體結(jié)構(gòu)的多樣性急劇減少，迭代過程中一些優(yōu)秀的基因并不能保留下來。圖2遺傳算法迭代進化結(jié)果3.3粒子群算法迭代進化設(shè)初始種群為100，種群規(guī)模為5，迭代100次，其迭代進化結(jié)果如圖3所示。圖3表明:利用改進的快速多種群自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法，尋找過程中沒有出現(xiàn)早熟，而是迭代了30多次才收斂，MA－PSO算法由于引入了種群間交流和淘汰策略，大大提高了全局尋優(yōu)能力，收斂性較好，且用時短，優(yōu)化效果也顯著提升，降低能耗近26.8%，MA－PSO算法具有更好的搜索能力，精度較遺傳算法更高。從優(yōu)化結(jié)果可以看出，利用改進的快速多種群自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法對通風網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行優(yōu)化，其優(yōu)化效果遠好于遺傳算法，收斂精度更高，基于圖3粒子群算法傳迭代進化結(jié)果粒子群算法通風網(wǎng)絡(luò)參數(shù)解算結(jié)果見表3。將優(yōu)化之后的風阻、風量、風壓等帶入約束函數(shù)中進行檢驗，經(jīng)檢驗符合風量平衡方程、回

00，種群規(guī)模為5，迭代100次，其迭代進化結(jié)果如圖3所示。圖3表明:利用改進的快速多種群自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法，尋找過程中沒有出現(xiàn)早熟，而是迭代了30多次才收斂，MA－PSO算法由于引入了種群間交流和淘汰策略，大大提高了全局尋優(yōu)能力，收斂性較好，且用時短，優(yōu)化效果也顯著提升，降低能耗近26.8%，MA－PSO算法具有更好的搜索能力，精度較遺傳算法更高。從優(yōu)化結(jié)果可以看出，利用改進的快速多種群自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法對通風網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行優(yōu)化，其優(yōu)化效果遠好于遺傳算法，收斂精度更高，基于圖3粒子群算法傳迭代進化結(jié)果粒子群算法通風網(wǎng)絡(luò)參數(shù)解算結(jié)果見表3。將優(yōu)化之后的風阻、風量、風壓等帶入約束函數(shù)中進行檢驗，經(jīng)檢驗符合風量平衡方程、回路風壓平衡方程、風阻、風量、風壓上下限、風阻特性約束函數(shù)的要求。最終結(jié)果表明，風機總功率從優(yōu)化前的2234.66kW降到1636.16kW，節(jié)能率達26.78%，相比遺傳算法的最優(yōu)功率1726.06kW，減少能耗88.9kW。利用改進的快速多種群自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法進行優(yōu)化，既保證了用風分支的需風量，又滿足了風機經(jīng)濟方面的要求。優(yōu)化前后風機總能耗比較見表4。表3基于粒子群算法通風網(wǎng)絡(luò)參數(shù)解算結(jié)果分支優(yōu)化后風阻/(N·s2·m－8)優(yōu)化后風量/(m3·s－1)優(yōu)化后風壓/Pa10.8879.935616.7920.12180.153894.6330.10171.803013.6541.4998.4614464.2650.85113.5011023.6561.6197.7515398.1970.6519.44245.6480.07231.403958.3390.20132.943534.68100.2718.5394.07110.09132.031628.09120.78122.1811641.83130.3348.12764.27140.14200.495627.54150.20102.742111.10160.3074.051645.26170431.89

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3014277