基于双重编码遗传算法和图论的自压树状管网优化

以投资最小为目标函数,压力、流速、管径等限制为约束条件,建立了自压树状管网优化数学模型,并采用改进遗传算法进行求解.根据树状管网优化的特点,遗传算法采用二进制编码和整数编码相结合的双重编码,实现了同时对管网布置形式和管径进行优化.根据图论中树的性质,在产生初始解及变异操作时,采用基于圈的方法,对交叉方法进行了改进,从而减少了不可行解的产生.同时对遗传算法的操作过程进行了改进,结合了模拟退火算法,调整了适应函数,改进了交叉率和变异率的计算方法.算例表明了该优化方法的有效性.     

基于环路和改进遗传算法的树状灌溉管网优化

以投资最小为目标函数,建立了树状灌溉管网优化数学模型,用外部惩罚函数法将问题转化为无约束优化问题,并采用改进遗传算法进行求解。根据树状管网优化的特点,遗传算法采用二进制编码和整数编码相结合的双重编码,以同时对管网布置形式和管径进行优化。在遗传算法产生初始解及交叉、变异操作时,采用基于环路的方法,减少了不可行解的产生,提高了算法的计算效率,算例说明该优化方法有效、实用。     

基于圈的单水源树状管网优化改进遗传算法

以投资、运行费用之和最小为目标函数,建立了单水源树状管网优化数学模型.根据完整的树状管网优化需同时对管网布置和管径优化的特点,采用二进制编码和整数编码相结合的双重编码遗传算法对模型进行求解,其中二进制编码表示管网的布置形式,整数编码表示管径.通过整数编码的设计,使管径约束自动得到满足.根据单水源树状管网与图论中生成树的相似性,在二进制编码操作时,采用基于圈的方法产生初始解及进行交叉、变异操作,使初始解和变异操作时生成的均为可行解,交叉操作时满足了生成树的基本条件.通过上述操作,大大降低了不可行解的产生几率,提高了算法的计算效率.优化算例说明了该方法的有效性.     

基于双重编码遗传算法的树状管网优化设计

以投资最小为目标函数,建立了树状管网优化数学模型,并采用遗传算法进行求解.针对树状管网优化的特点,遗传算法采用二进制编码和整数编码相结合的双重编码,以同时对管网布置形式和管径进行优化,并结合了模拟退火算法,调整了适应函数,给出了初温的确定方法,操作过程中采用随机多父辈适应函数值加权交叉,提出了与优化问题相适应的变异方法.算例说明了该优化方法的有效性.     

基于生成树和遗传算法的树状管网布置优化

以投资最小为目标函数,建立了树状管网布置优化数学模型.针对树状管网布置优化的特点,应用基于生成树理论和二进制编码遗传算法对模型进行求解.在遗传算法产生初始解、交叉和变异操作过程中,设计了基于圈的实现方法,避免了不可行解的产生,提高了算法的计算效率.     

基于遗传算法的山地自压管网干管优化设计

针对目前山地自压滴灌管网工程中管径选择的难题,建立了以管网造价为目标函数,标准管径为决策变量,满足灌溉水量、水压、流速等约束条件的树状灌溉管网优化数学模型,在管网布置确定的情况下寻求使管网投资最小、可靠性最高的管径组合方案。采用基于整数编码的遗传算法来求解,用模拟退火罚函数法处理约束条件,将模拟退火的良好局部寻优能力和遗传算法的全局搜索能力有机地结合在一起,实现算法的改进。优化结果与经济流速法的计算结果相比较,管网投资减少了27 280元,仅占优化前的86.84%,管段水头利用率由65.38%提高到了97.61%。结果表明:改进遗传算法在经济性和重力水头利用率上都优于经济流速法,且该模型算法操作简单,易于实现,具有良好的优化性能和求解效率,可用于实际生产。     

机压微灌管网系统布置与管径同步优化设计

微灌管网系统由轮灌管网(支毛管)和续灌管网(干管)组成,以往的研究没有将其作为一个系统,且不能实现布置与管径组合的同步优化,研究成果对坡度均匀的大型灌区机压微灌独立管网系统的优化也不适用。因此,提出了机压微灌管网系统优化的方法,并建立了优化设计数学模型,采取整数及实数编码的混合编码方法,通过遗传算法求解,同时实现轮灌管网及续灌管网的布置优化及管径组合优化,得出的管径为标准商用管径,无需调整。实例计算结果表明,该模型与算法在求解机压微灌管网系统优化设计问题上具有良好的优化性能和求解精度。与传统设计方案相比较,轮灌管网和续灌管网的优化设计方案单位面积年费用分别降低了14. 85%～35. 59%和4. 12%～12. 99%,节省投资效果明显。     

结合可靠度的自压树状管网管径优化研究

在自压输水系统中,管道投资占系统的比例较大,管径既是管道系统的一个基本技术参数,也是影响管道经济性的一个重要因素。【目的】合理地选取管径,节约工程投资、降低能耗、保证系统供水安全。【方法】以管网投资和运行管理费用最小为目标函数,管网节点水量可靠度指标、水压、流速等为约束条件,建立了自压树状管网管径优化模型,以新疆苏巴什河自压输水灌区为例进行分析,采用PSO算法与SAPSO算法优化求解模型。【结果】对比相同节点水量可靠度下的目标函数费用,SAPSO算法均低于PSO算法,其优化结果更好;对节点水量可靠度Ri=0.7下SAPSO算法的计算结果与最优解的相对偏差统计分析可知,小于10%的概率达到97%,其所建模型稳定,计算精度较高。【结论】考虑管网可靠性,所建模型能够较为系统地反映自压输水管网在全寿命周期的运行情况,运行结果的可靠性高;利用SAPSO算法优化求解模型,优化结果更为精确可靠,该方法能为类似工程的管网管径优化问题提供借鉴。     

基于梯度修正的遗传算法锥齿轮优化设计

对约束条件的处理是应用遗传算法求解约束问题所涉及的一个主要内容。本文首先描述了普遍采用的“惩罚函数遗传算法”,针对该算法存在的问题进行了分析,提出了基于梯度修正的模拟退火遗传算法,给出对不可行解的修正方法。算法的实施可分两步,第1步采用修正的遗传算法搜索目标函数的可行解或全局可行最优解;第2步利用模拟退火算法对可行解局部优化。最后以弧齿锥齿轮优化为例,对算法的可行性进行了验证。     

基于和声搜索算法的自压式树状管网优化设计

采用线性规划模型与非线性规划模型进行自压式树状管网优化设计。第一级优化模型采用非线性规划模型,以连续管径为设计变量,以管网投资最小为目标函数,采用和声搜索算法求解获得一组近似最优管径组合。第二级优化模型采用线性规划模型,以标准管径所对应的管长为设计变量,以管网投资最小为目标函数,采用单纯形法进行求解,可以得到管径和相应管长的最优组合,此处的标准管径是在前述优化结果的基础上确定的,是从可用标准管径集合中选出的包含所求得连续管径值的4种相邻管径的最优管径集合。实例结果表明,该算法具有良好的优化性能,所得结果可直接应用于生产。     

基于多目标优化的钢管拉拔成形过程设计

针对钢管在拉拔成形中出现的拉拔力过大、成形后钢管的残余应力大的问题,提出了基于"FEM-ANN-MOGA"方法的拉拔过程优化方案。结合正交设计、有限元模拟技术和BP神经网络,建立了拉拔应力、残余应力与成形参数之间多目标优化的非线性映射模型。采用基于向量评价的多目标遗传算法和小生境技术,求得了均匀分布的Pareto最优解。通过定义满意度函数,选出了符合要求的满意解,并对其进行了仿真。仿真结果与优化结果基本吻合,验证了该优化方法的正确性与可行性。     

微润灌溉系统堵塞评价及处理方法研究

为了探究微润灌溉堵塞问题及提出合理的解决办法,通过田间试验进行了微润管堵塞和灌水均匀度的评价,以及进行了抗堵塞试验分析。结果表明:微润管出流量随着使用时间的延长递减;堵塞程度加深对使用时长增加表现为"敏感-微敏感-极度敏感"的动态变化特征;灌水均匀度系数Cu等于87.6%,能满足现行技术规范的要求;用微润管抗堵塞肥料清洗微润管,流量基本能恢复到额定流量的水平,微润灌溉抗堵塞肥料的清洗效果要好于洗涤液的清洗效果。研究可为解决微润灌溉堵塞问题及其推广应用提供理论依据。     

多源环状注水系统泵站运行方案与管网同步优化

为了最大程度地提高注水系统运行效率,对泵站运行方案与管网同时进行优化.针对多源环状注水系统,以泵的开停状态、流量和管线的连接状态、管径为优化设计变量,以运行能耗和管网投资费用最小为优化目标,考虑流量、压力、环状管网等各类约束条件,建立了多源环状注水系统运行方案与管网同步优化数学模型.针对该同步优化问题的特点,设计了双重广义染色体编码遗传算法对模型求解.泵的编码中,第1行采用二进制编码表示泵的开停状态,第2行采用实数编码表示泵的流量;管线的编码中,第1行采用二进制编码表示管线的连接状态,第2行采用整数编码表示管线的管径.实现了对各优化变量的精确表达,设计了与问题相适应的初始解产生及编码交叉、变异方法,避免或减少了不可行解的产生.并对实例进行优化设计,同步优化与仅进行管网优化对比,运行能耗降低了4.66%,管网投资费用降低了1.73%,表明同步优化的节能效果明显.     

基于线性规划的给水管网系统动态有限元优化设计

给水管网系统优化设计是解决城市供水管道故障有效方法之一,通过将给水管网年折算费目标函数对管径的非线性函数作线性处理,从而建立了每一段管网的造价折算模型,并以表征给水管网特征的坐标参数作为约束条件,计算出线性规划最优解,且对管段能量方程作线性处理,在水力学动态平衡原理和有限元理论基础上,建立有限元分析模型.该计算模型实用简便,可为工程应用提供参考.     

基于Excel规划求解的泵站加压灌溉管网优化设计研究

以管网系统年费用最小为目标函数,水泵扬程H和连续管径D为设计变量,建立了确定性的泵站加压灌溉管网优化设计模型,并应用Excel规划求解法对所建立的模型进行了求解。实例表明,在管网布置形式已知的情况下,与传统的经济流速法相比,Excel规划求解法是一种实用价值较高的模型求解方法,该方法不仅能够节省一定的工程投资,还提高了设计人员的设计水平和效率。     

数控式球墨铸铁管管模打点机

该文分析了离心球墨铸铁管管模打点机的运动方程,结合工程实践介绍了中国农业机械化科学研究院研制的智能化、数字化管模打点机,对其功能特点作了阐述,数控式管模打点机在实际项目中获得了较好的应用。