轻小型移动喷灌机组低能耗遗传算法优化设计

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1、２０１０年１０月农业机械学报第４１卷第１０期ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１０．１０．０１２轻小型移动喷灌机组低能耗遗传算法优化设计王新坤袁寿其朱兴业涂琴（江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江２１２０１３）【摘要】合理配置与优化设计喷灌机组有助于实现机组装置效率最大化，有效降低能量消耗。以能耗最小为目标，以水泵管路运行工况、喷头最小工作压力和喷头压力极差率为约束条件，以喷头配置数量、管道直径和末端喷头压力为决策变量，建立轻小型移动喷灌机组优化数学模型，提出基于遗传算法的优化设计方法。在满足喷灌设计参数条件下，

2、模型与算法能够优化喷头数量、管道直径，还能够对系统流量、压力、效率、单位能耗等工作参数进行计算与设计，同时保证水泵与管路同在优化的工况下工作，算例分析表明优化后机组的能耗降低１４２％。只需输入设计要求的已知条件，算法程序就能自行运算出优化结果，运算结果稳定可靠、求解速度快、精度高，具有良好的通用性和实用性。关键词：喷灌机组能耗遗传算法优化中图分类号：Ｓ２７７９文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１０）１０００５８０５ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＬｉｇｈｔｓｍａｌｌＭｏｖａｂｌｅＵｎｉｔＳｐｒｉｎｋｌｅｒＳｙｓｔｅｍＵｓｉｎ

3、ｇＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓＢａｓｅｄｏｎＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎＩｎｄｉｃａｔｏｒｓＷａｎｇＸｉｎｋｕｎＹｕａｎＳｈｏｕｑｉＺｈｕＸｉｎｇｙｅＴｕＱｉｎ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＦｌｕｉｄＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＲｅａｓｏｎａｂｌｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｕｎｉｔｓｐｒｉｎｋｌｅｒｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｔａｋｅｔｈｅａｄｖａｎｔａｇ

4、ｅｓａｓｍａｘｉｍｉｚｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｕｎｉｔａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｌｉｇｈｔｓｍａｌｌｍｏｖａｂｌｅｕｎｉｔｓｐｒｉｎｋｌｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｓｍｉｎｉｍａｌｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｕｍｐａｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄ

5、ｉｔｉｏｎｓ，ｍｉｎｉｍｕｍｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｓｐｒｉｎｋｌｅｒ，ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｓｐｒｉｎｋｌｅｒｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｒａｎｇｅ；ａｎｄｔｈｅｄｅｃｉｓｉｏｎｖａｒｉａｂｌｅｓｗｅｒｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｐｒｉｎｋｌｅｒ，ｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒ，ｓｐｒｉｎｋｌｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｅｎｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｃｏｕｌｄｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｐｒｉｎｋｌｅｒｓ，ｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｏｕｔｔｈｅｆ

6、ｌｏｗｒａｔｅ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｐｅｒｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｉｔ．Ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｐｕｍｐａｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｃｏｕｌｄｂｅｅｎｓｕｒｅｄｔｏｏｐｅｒａｔｅｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｍｅｔ．Ａｎｅｘａｍｐｌｅｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１４２％ａｆｔｅｒｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｃａｎｇｅｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｒｅｓｕｌｔｓａｕ

7、ｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｗｈｅｎｋｎｏｗｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｉｎｐｕｔ，ｈａｖｉｎｇｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｃｃｕｒａｃｙ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｖｅｒｓａｔｉｌｉｔｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＵｎｉｔｓｐｒｉｎｋｌｅｒｓｙｓｔｅｍ，Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，Ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ灵活机动、移动方便、适用面广的优势而成为我国喷引言灌行业的主要机型，轻小型喷灌机和人工拆移管道轻小型喷灌机组凭借其单位灌溉面积投资低、式

8、喷灌系统的灌溉面积约占我国总喷灌面积的收稿日期：２０１００５０６修回日期：２０１００６１７国家“８６３”高技术研究发展计划资助项目（２００６ＡＡ１０