基于粒子群算法的输变电施工网络优化-研究

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1、华北电力大学硕士学位论文公司的Project2003等工程项目管理软件，大大增强了项目施工管理的实际应用能力‘⋯1。1．3优化技术研究的热点当前，科学技术正处于多学科交叉和渗透的时代。特别是，计算机科学与技术的迅速发展，从根本上改变了人类的生产与生活。优化技术是一种以数学为基础，用于求解各种工程问题优化解的应用技术。作为一个重要的科学分支，它一直受到人们的广泛重视，并在诸多工程领域得到迅速的推广和应用，如系统控制、人工智能、模式识别、生产调度、VLSI技术和计算机工程等。鉴于实际工程问题的复杂性、约束性、非线性、多极小、建模困难

2、等特点，寻求一种适合于大规模并行且具有智能特征的算法已成为有关学科的一个主要目标和引人注目的研究方向。20世纪80年代以来，一些新颖的优化算法，如人工神经网络、混沌、遗传算法、进化规划、模拟退火、禁忌搜索、DNA分子算法、蚁群算法和粒子群算法及其混合优化策略等，通过模拟或揭示某些自然现象或过程而得到发展，其思想和内容涉及数学、物理学、生物进化、人工智能、神经科学和统计力学等方面，为解决复杂问题提供了新的思路和手段。这些算法独特的优点和机制，引起了国内外学者的广泛重视并掀起了该领域的研究热潮，且在诸多领域得到了成功的应用。在优化领

3、域，由于这些算法构造的直观性与自然推理，因而通常被称作智能优化算法(IntelligentOptimizatiOnAlgorithms)，或称现代启发式算法(Meta-heuristiCAigorithms)“’⋯。当前，通过模拟生物群体的行为来解决计算问题已经成为新的研究热点，形成了以群体智能(SwarmIntelligence)为核心的理论体系，并已在一些实际应用领域取得突破性进展⋯1。通过对生物群体的观察和研究发现，生物群体内个体间的合作与竞争等复杂行为产生的群体智能往往能对某些特定的问题提供高效的解决方法。典型的群体智能

4、算法(SwarmIntelligenceAlgorithin)方法有M．Dorigo提出的蚁群算法和J．Kennedy与R．Eberthart提出的粒子群优化算法。例如，动物行为学家曾仔细观察过蚂蚁的觅食行为，发现不管初始时同一蚁巢的蚂蚁从蚁巢到食物的觅食路径是如何的随机，随着觅食的蚂蚁往返次数的增加，蚁群总能找到最短的觅食路径。著名的蚁群算法正是受蚁群觅食行为的启发而产生的。实践证明，蚁群算法在组合优化、车间作业调度、网络路由选择等领域已经取得成功的应用“”“1。粒子群优化算法的提出是受鸟群觅食行为的启发和对一个简化社会模型的

5、仿真，和人工生命理论以及鸟类或鱼群的群集现象有十分明显的联系。同遗传算法、蚁群优化等大多数进化计算方法一样，粒子群优化算法也是一种基于群体的优化方法，与其它进化计算方法相比，粒子群优化算法的主要特点为：(1)每个个体(称3华北电力大学硕士学位论文为一个粒子)都被赋予了一个随机速度并在整个问题空间中飞翔；(2)个体具有记忆功能；(3)它没有使用遗传算法的选择、交叉以及变异等遗传操作进行进化，而是通过个体之间的合作和竞争来实现个体的进化。由于其对所求解问题既不要求可微，也不要求连续，只要求问题是可计算的，而且实现容易，因而得到了学术

6、界的广泛重视，已经成为一种重要的优化工具，并成功应用于函数优化、模糊系统控制、无功优化、最短路径优化和神经网络训练等领域“””’。本文通过对粒子群优化算法的深入研究，完善算法的理论模型并进一步扩展的应用领域。以期为工程施工优化问题提供新的理论指导依据和高效的解决方案。1．4课题的提出目前，模糊逻辑、神经网络、进化计算、免疫计算、DNA计算等一些研究方向都是模拟某些自然现象或过程而发展起来的，并且具有高度并行、自组织、自适应和自学习等特征。这些方法通过“拟物”与“仿生”，为解决某些复杂问题提供了卓有成效的方法和途径，特别是群体智能

7、的研究与成功应用为其它领域优化问题的解决丌阔了思路，提供了借鉴的手段。针对当前施工网络图优化存在缺点和不足，本文试图从另一个角度，即采用粒子群优化算法来对问题加以解决。主要的思路是：首先研究粒子群优化算法的理论模型及其应用现状、对不足之处进行必要的改进、建立输变电施工网络优化模型，利用网络计划技术计算各个工序的时间参数、成本和所需资源量，并对一些较复杂的工序进行分解得出初始施工计划。然后利用粒子群优化算法对施工计划进行优化计算，得出在最优目标及约束条件下的最佳资源分配及工序安排计划。1．5本文的主要工作本文通过对弘有优化方法和粒

8、子群优化算法的研究，结合施工网络图优化的特点，提出了基于粒子群算法的输变电施工网络图优化模型和方法，学位论文的主要工作如下：(i)研究分析了当前施工网络图优化方法存在的不足及研究的意义，分析了当前优化技术研究发展的热点，以及本文的主要工作。(2)简要介绍了网络计