改进混合遗传算法在给水管网优化设计中的应用分析

目前,用于给水管网优化设计计算的常见方法主要有线性规划法、非线性规划法、枚举法、动态规划法、神经网络法和遗传算法等。但是,这些方法普遍存在需要二次圆整或不能解决复杂管网优化设计的缺陷。本文在对给水管网优化计算过程的每个环节作了深入分析和研究的基础上,提出了适于离散变量组合优化并能很好应用于管网优化设计计算的改进混合遗传算法,希望对给水管网优化设计提供一定的指导和参考。     

改进混和遗传算法优化城市给水系统调度模型

以给水调度系统的能源费用为目标函数，在给出24h用水量预报、供水泵站的机组配置、水库初始和最终水位、电费价格和给水管网的水力学约束条件下，通过引入改进混合遗传算法优化方法对该系统模型进行优化调度，以追求能量费用最小的运行状态．同时，该模型还给出了泵站运行时水泵机组的优化组合．通过算例证明了该模型方法的有效性．     

基于长期计划的动态给水管网优化设计模型

鉴于给水管网的优化设计的重要作用，提出了更符合实际、准确度更高的基于长期计划的动态给水管网优化设计模型。其目标函数中，动力费采用与时间相关的函数计算，折旧大修费采用与管段损坏率相关的函数计算，并建立了相应的动态优化设计模型。可以更精确地得出基于长期计划考虑管网优化设计结果。     

给水管网的直接优化设计方法

根据给水管网的水力特性,提出了以管段压力及管段流量为求解变量的给水系统优化设计目标函数,并采用优化效果明显的简约梯度法进行计算。     

基于管网监测点的水力工况复核

在已有水力模型和部分水力监测点实测数据的基础上,根据最小二乘原理,建立了给水管网水力工况复核模型,并用改进遗传算法对其求解．通过实例证明了用改进遗传算法对水力工况复核能更快速、更精确地获得整个供水管网某时段的水力工况．     

基于遗传算法的给水管网优化设计

提出了利用遗传算法进行管网优化设计的方法,进而对给水管网优化设计的数学模型的建立,遗传算法的基本原理,整数编码技术,评价函数的建立以及基于方向的交叉变异方法进行了分析,最后用实例验证了其有效性。     

一种给水管网震后水力状态的评价方法

对于给水管网在震后的工作情况和服务水平,合理的水力状态的评价是很有必要的．在分析了地震对管线产生破坏程度的基础上,采用描述管线破坏程度的量化参数——泄漏面积标定了震后管线破坏状态的大小,将管线受地震的破坏程度定量化．在此基础上,将泄漏面积的分析模型与给水管网水力分析模型相结合,进行带泄漏模型的管网水力计算,建立了震后管网水力分析模型．给出了考虑泄漏模型的震后给水管网水力状况分析的步骤,以一个典型的给水管网为例,模拟了震后给水管网水力状况,得到了震后管网中各节点的压力状态．分析结果表明,带有泄漏模型的震后水力分析模型较好地反映了地震对管线的不同破坏程度的影响,合理的泄漏模型是正确评价震后给水管网供水能力的基础．     

给水管网优化设计的混合遗传算法

利用遗传算法全局优化和广义简约梯度法(GRG法)局部收敛速度快的特点,将两者有机结合,构造出一种混合遗传算法应用于新建环状给水管网的优化设计．同时针对遗传算法,采用了实数编码技术,基于扩大采样空间的随机采样、惩罚策略、算术交叉及动态变异技术．最后结合工程实例验证了混合算法的高效性。     

基于粒子群优化算法的环状管网优化设计

给水工程中环状管网的优化设计对于降低整个工程造价起到重要作用.基于粒子群优化算法的基本原理,引入了无纲量化的新理念进行建模,寻求目标函数w0(管网年费用的折算值)在水力约束条件下的最小值.采用粒子群优化算法求解该非线性规划模型.算例结果表明算法及其模型在环状管网优化设计中是非常有效的.计算的时间复杂度降低了26.89%左右,充分体现了粒子群优化算法具有较强的寻优能力.     

城市给水管网水质研究动态

从生长环对水质的影响、去除生长环改善水质、给水管网污染源的确定、并行算法分析给水管网和建立管网水质动态模型等五方面分析了国内外给水管网水质研究的最新动态。提出了需要解决的几个问题:从微生物和化学原理建立管网水质模型;优化水力条件改善管网水质;研究管网微生物反应机理的影响因素;寻找更高效算法分析管网和水质监测点的优化布置。     

基于综合水龄指数评价的供水管网优化调度

研究了通过计算节点平均水龄分析该地区供水管网的水质状况的方法,在此基础上,提出供水管网综合水龄指数评价指标,并基于该指数构建管网水力优化调度模型,采用遗传算法实现优化问题的求解,并以江苏某镇城乡统筹供水管网为实例进行了应用.结果表明,水力优化调度能够改善管网的综合水龄情况,尤其是对于流量较大的节点有明显的效果,但是对于管网末端水量相对较小节点,则需要结合水力调度以及管段冲洗等方式来改善管网水龄情况.     

深基坑土钉支护的参数优化设计

为了降低土钉墙的工程造价并保证安全,建立了土钉墙参数优化设计模型,对土钉道数、土钉直径、土钉长度、土钉水平间距、土钉竖向间距和土钉倾角等参数进行优化设计·对于土钉墙参数这样复杂的优化设计问题,传统的方法很容易陷入局部最优解,而遗传算法(GA)是一种全局优化方法,但在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡和迭代过程缓慢等缺点·为此提出进退搜索算法与遗传算法结合,并提出改进措施而构成改进混合遗传算法(IHGA)·工程实例的结果表明这种IHGA的优化设计结果不仅保证了深基坑的稳定性,而且使其工程材料成本大大降低·     

基于遗传算法的供水系统一级优化调度研究

根据多水源多水塔供水系统的网络特性，以测压点压力宏观模型、水源供水量和水头之间的关系模型，替代管网水力平衡方程，并以泵站的供水压力、水塔初始水头为决策变量，建立了供水系统一级优化调度模型．采用罚函数法将各种约束转化为目标函数，然后利用乘除法将多目标优化转化为单目标优化问题，最后利用遗传算法求解．针对遗传算法容易早熟等不足，将遗传算法和模拟退火技术相结合，并采用自适应交叉和变异率的解决方法．算例计算表明，该算法具有较强的适用性．     

一种环状给水管网流量优化分配方法

根据优化原则,建立了环状给水管网流量优化分配的数学模型。通过优化计算和分析表明：该方法不需假定流向、增加虚环,水力计算收敛速度快,可获得接近设计的流量,管网的流量分配满足管网可靠性的要求,并能循最短路径供水到用户。     

伪并行遗传算法在供水管网优化调度中的应用

讨论了基于微观水力模型的多水源大型供水管网优化调度问题的主要特征，并提出了求解该问题的改进遗传算法．首先，针对决策变量的结构提出二进制-实数混合编码策略；其次，设计并实现了多种群进化的伪并行遗传算法．将本算法与单一群体进化算法同时应用于实际管网的优化调度求解，结果表明，通过个体迁移策略，伪并行遗传算法可以加速优化搜索的进程，显著改善解的质量，并有效节省运行调度费用．     

基于顺序优化的液压集成块孔道连通设计

在全面分析液压集成块内部孔道结构特征和设计规律的基础上,提出了一种基于顺序优化的液压集成块孔道连通优化设计方法,并给出了该问题的数学优化模型;通过对两端线网的连通顺序及其连通算法的研究给出了单线网孔道连通设计方法,研究了多条线网的连通优化策略,实现了液压集成块内部多线网孔道网络连通优化设计,为提高集成块设计水平和自动化程度提供了必要的技术支持.最后的实例验证了方法的可行性和有效性.     

Optimal Active Power Dispatching of Microgrid and Distribution Network Based on Model Predictive Control

First, a three-tier coordinated scheduling system consisting of a distribution network dispatch layer, a microgrid centralized control layer, and local control layer in the energy internet is proposed. The multi-time scale optimal scheduling of the microgrid based on Model Predictive Control(MPC) is then studied, and the optimized genetic algorithm and the microgrid multi-time rolling optimization strategy are used to optimize the datahead scheduling phase and the intra-day optimization phase. Next, based on the three-tier coordinated scheduling architecture, the operation loss model of the distribution network is solved using the improved branch current forward-generation method and the genetic algorithm. The optimal scheduling of the distribution network layer is then completed. Finally, the simulation examples are used to compare and verify the validity of the method.     

基于模拟退火遗传算法的电液伺服马达超低速性能

针对电液伺服马达超低速运行时局部爬行及振荡现象,分析了密闭工作容腔内流量及压力的连续特性,采用了自适应改进模拟退火遗传算法,对马达超低速性能结构进行寻优解算,得出马达定子预过渡曲线及其包角范围和配油三角缓冲槽理论公式及最佳尺寸.通过仿真及实验研究,结果表明,该方法可以将遗传算法全局规划能力与模拟退火法局部优化特性进行有效结合,并具有良好的邻域特性和初值鲁棒性,其优化结果能够保证新型连续回转电液伺服马达跟踪0.001 °/s超低速斜坡信号和满足0.001 °的公差带要求.     

多水源供水管网余氯浓度优化调度

目前建立的基于管网水力模型的水质计算模型都是静态的,即假定管网中各传输单元的余氯衰减系数固定不变,这对多水源管网且各水厂出水余氯浓度差异较大的管网系统是不适用的.通过建立符合实际工况的多水源水质计算模型,运用遗传算法求解,得到在满足供水管网余氯浓度要求的前提下各水厂出水的优化余氯浓度值.将该模型应用于实际管网,为实际管网的水质调度提供了重要依据.     

排水管网改建计算机辅助优化设计系统

介绍了作者开发研制的排水管网改扩建计算机辅助优化设计系统．该优化设计软件采用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０对ＡｕｔｏＣＡＤ的二次开发方法完成了城市排水管网改扩建的水力状况评价、方案选优、初步设计及施工图设计,提高了实际质量和工作效率．