基于IGAPSO算法的給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、給水管網(wǎng)作為城市供水系統(tǒng)的重要組成部分，是由多種供水設(shè)施所組成的城市供水輸配系統(tǒng)，是城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)民生設(shè)施，一般要占整個城市供水系統(tǒng)總投資的50～80％。同時，設(shè)計(jì)的給水管網(wǎng)合理與否會直接影響管網(wǎng)以后每年的運(yùn)行費(fèi)用和整個城市供水的可靠性和安全性。鑒于此，在給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要實(shí)用意義，也已成為了當(dāng)前市政相關(guān)研究人員的研究方向之一。
　　 本文在對給水管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型、遺傳算法和微粒群算法

2、進(jìn)行理論分析研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用一種改進(jìn)的微粒群算法和遺傳算法有機(jī)融合的混合算法即IGAPSO(ImprovedGeneticAlgorithm-ParticleSwarmOptimization)算法進(jìn)行給水管網(wǎng)優(yōu)化研究，并應(yīng)用工程實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了很好結(jié)果。本文主要內(nèi)容和結(jié)論所得如下:
　　 首先，介紹了給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的背景與意義及各種優(yōu)化算法的應(yīng)用現(xiàn)狀，然后通過對給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型和管網(wǎng)水力計(jì)算理論的分析，認(rèn)為采

3、用動態(tài)的給水管網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價，更切合工程實(shí)際的需要。
　　 其次，分別闡述了遺傳算法和微粒群算法的原理、計(jì)算過程及特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文提出一種改進(jìn)的由微粒群算法和遺傳算法有機(jī)融合的混合算法即IGAPSO算法進(jìn)行給水管網(wǎng)優(yōu)化研究。
　　 在IGAPSO算法中，針對影響微粒群算法性能較大的慣性權(quán)重、認(rèn)知系數(shù)和社會系數(shù)采用了階梯式線性遞減或遞增的策略，使其既能在迭代過程中充分發(fā)揮最優(yōu)全局微粒和局部微粒的作

4、用，又能兼顧群體進(jìn)化的穩(wěn)定性。針對基于群體搜索的微粒群算法難以事先得知搜索狀態(tài)和判斷群體早熟等問題，放棄一般GAPSO算法所引入的交叉操作而引入遺傳算法的變異操作，通過控制在可行管徑范圍內(nèi)的鄰域隨機(jī)變異來改善GAPSO算法的性能，提高群體多樣性。通過上述改進(jìn)措施的配合使用，能有效增加種群多樣性，提高算法的全局搜索能力，定程度上有助于克服群體的早熟問題。
　　 最后，通過工程實(shí)例的驗(yàn)證分析表明，應(yīng)用IGAPSO算法進(jìn)行管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)