基于改进型自适应差分算法的排水管网优化设计

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1、中文图书分类号：TP183密级：公开UDC：621.3学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于改进型自适应差分算法的排水管网优化设计论文作者：刘昌芬学科：控制科学与工程指导教师：乔俊飞论文提交日期:2015年6月UDC：621.3学校代码：10005中文图书分类号：TP183学号：S201202170密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：：基于改进型自适应差分算法的排水管网优化设计英文题目：THEOPTIMALDESIGNOF：DRAINAGEPIPENETWORKDESIGNVIAIMPROVEDDIFF

2、ERENTIALEVOLUTIONALGORITHM论文作者:：刘昌芬学科专业:：控制科学与工程研究方向:：智能系统与智能信息处理申请学位:：工学硕士指导教师:：乔俊飞教授所在单位:：电子信息与控制工程学院答辩日期:：2015年6月授予学位单位:：北京工业大学*A~~M£~~~~£ft~A~~~m~~*fi~~~I~R~m~~~m5f!0~ft?fi~P,~T~r:rt~J]iJJJPlJ-1;F¥i;fP~:i~t~±-t!rJJ~r,i12:~r:r:;r-,g~Jt:1mAB~£1t*~m~:tt~:PJf~m5f!,ill/f'§~7-J~1~::1

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4、~~i12:~~fH~~!§$:il~ll:t~Jil5E)!6:B摘要摘要排水管网是城镇建设的重要基础设施，其建设投资占整个排水工程建设总投资的70%左右。不仅早期的建设投资较大，建成之后的运行、维护及管理费用也很高。对排水管网进行优化设计，能够降低建设成本，开发排水管网信息管理系统，可以方便后期的管理维护，因此受到排水管网工程建设及管理运营部门的高度重视。大型排水管网包含大量复杂信息，利用传统优化算法求解难度较大。文中通过分析排水管网模型及优化设计过程中存在的问题，基于广义逆向学习方法和自适应差分算法，提出了改进型的自适应差分算法，并且利用标准测试函数及

5、三个实际的排水管网验证了算法的有效性。最后，通过VisualStudio2010、ArcGISEngine、MATLAB等工具开发了排水管网信息管理系统，为城市规划设计人员提供了数据及理论支撑。论文主要的研究工作如下：1.针对排水管网优化设计过程中存在的预处理量大、求解过程复杂等问题，提出了一种改进型自适应差分算法。通过引入广义逆向学习方法，实现在不增加种群个数的前提下精炼初始解，增加种群的多样性；变异杂交过程采用自适应差分算法机制，降低算法对于初始条件设置的依赖性。实验结果表明，该算法具有较高的精度和较快的收敛速度。2.通过分析排水管网设计参数、水力计算过

6、程等，设计出新颖的排水管网优化模型，并利用改进型差分进化算法进行优化，获得了三种管网的敷设方式及其参数。基于对暴雨强度的描述及计算方法的分析，明确雨水管渠的设计参数，建立雨水管渠的设计及计算模型。总结排水管网造价及洪灾损失后果公式，确定优化的目标函数及约束条件，并利用提出的改进型差分算法在单目标低维度污水管网、单目标高维度污水管网、多目标雨水管网三种形式中进行优化设计。计算结果表明该算法可以很好的解决排水管网优化设计中存在的参数设置复杂、求解难度高的问题，为实际应用提供了技术支撑。3.针对现存管理系统分散管理模式无法很好的表征管网网络特征及智能优化过程的问题

7、，开发了一套排水管网信息管理系统。将系统主体及组件集成为一个桌面应用软件，安装卸载过程方便；结合C#.net和MATLAB的优势，编写GUI操作界面，完成了系统智能优化模块的设计，使优化结果信息直观显示；调用ArcGIS控件显示排水管网信息，并结合数据库技术，完成了系统信息管理模I摘要块的设计，使管网信息可以实时查询显示。关键词：自适应差分进化算法；逆向学习方法；排水管网；信息管理系统IIAbstractAbstractDrainagepipenetworkisconsideredasoneofthemostimportantentitiesintheurb

8、aninfrastructureconstructi