资源描述：
《矿井火灾作业》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、遗传算法在矿井通风网络优化中的应用摘要:建立了矿井通风系统网络优化的非线性规划数学模型,并用遗传算法来求解该优化模型.使用罚函数法对优化模型所包含的约束方程进行转化和处理，使之适用于遗传算法.罚函数的形式采用不可微精确罚函数,并在惩罚参数的选择上参考了模拟退火算法的一些优点，设计岀一种动态罚函数•应用遗传算法对一个简单通风网络的优化模型进行求解•结果表明:优化后通风系统总能耗降低了7178kW,其下降幅度约为3%.关键词:遗传算法;矿井通风网络;优化模型;罚函数;模拟退火算法矿井通风的根木目的就是满足井下各用风地点安
2、全生产对新鲜空气的需要.因此对流入井下的风流不能放任自流,必须按需分配.矿井通风网络是一个关联程度很高的复杂系统，其中一条分支的风量有可能通过在多条分支中安设调节设施而改变•因此，能满足通风需求的控风方案多种多样•如何确定一种既能满足通风需求和生产条件的限制、符合有关法规规定，又能使矿井通风所需的费用最少的控风方案，是矿井通风安全技术工作者十分关注的问题，也是长期以来通风界研究的热点和难点之一.通风网络中部分风量已知，部分风量待求,调节分支和调节量都待求的风量调节问题，是最一般的通风网络优化调节问题.解决了这一问题，
3、则通风网络分析中的许多问题都可以迎刃而解.这一问题通常可归结为非线性规划问题，传统上采用解析法或数值迭代法求解.当目标和约束函数状态较为简单、变量数较少时，采用解析法求解是有效的，可得到精确解.但是基于矿体赋存环境的复杂性，多数最优化设计问题的目标和约束函数状态较复杂而H变量数也较多，因此常采用数值迭代法求解.但对于通风网络优化问题中普遍存在的多峰现象,传统的数值迭代法是有局限性的，往往只能得到局部最优解而得不到全局最优解.因此不少学者开始将已经在其它领域取得很好效果的优化算法引入矿井通风网络优化中，用來解决矿井风量
4、优化调节问题，并且已经取得了一定的成果zi•本文运用遗传算法对矿井通风网络优化问题进行求解，并探讨其求解全局最优解的可行性.1遗传算法简介遗传算法(Geneticalgorithms,简称GA)是模拟牛物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法•它是从代表问题可能潜在解集的一个种群(population)开始的，而一个种群则由经过基因(gene)编码(coding)的一定数目的个体(individual)组成.每个个体实际上是染色体(chromosome)带有特征的实体.初始代种群产生Z后，
5、仿照生物学屮适者生存和优胜劣汰的原理，逐代(generation)演化产生出越来越好的近似解.在每一代，根据问题域中个体的适应度(fitness)大小挑选(selection)个体，并借助于自然遗传学的遗传算子(geneticoperators)进彳亍组合交叉(crossover)和变异(mutation),产生出代表新的解集的种群.这个过程将导致种群像自然进化一样的后代种群比前代更加适应于环境，末代种群中的最优个体经过解码(decoding),可以作为问题最优解.遗传算法与传统优化方法相比有很多的优点,如对于一些无
6、数值概念或很难有数值概念，而只有代码概念的优化问题具有独特的优越性;比较方便求解目标函数是无法或很难求导的函数，更适合于导数不存在的函数的优化问题，以及组合优化问题;全局搜索能力较强，可以有效的避免陷入局部最优解，而求得全局最优解等等［5］.正因为遗传算法有上述的优点，因此被广泛的应用在了很多方面，如电网优化［6］、公共交通线网优化⑺等.而矿井通风网络的特点是联接复杂，大型，多变量，因而其优化方法应该具有针对性•遗传算法在理论上是完全可以应用在矿井通风网络优化方面的，某些特殊优点对弥补传统方法的不足，具有一定的优越性
7、•因而将遗传算法引入矿井通风网络优化，从理论上和应用上进行探索性的研究,是非常重要和有价值的.2优化模型建立由于能够满足通风需求的控风方案一般不只1种，因此可以给出一定的优化指标,以比较各种控风方案的优劣，并在其中选择1种最佳的方案.这个优化指标的数学描述就是/目标函数0.在矿井通风调节中应该使控风方案/安全、经济、可行0•安全性和可行性一般可以在需风量、风量与调节量的上下限及分支的可调性中得到反应.因此优化调节问题的目标函数一般都是从经济方而考虑,即使通风总费用最小.由于通风费用中风机的能耗占有很大的比重，通常可直
8、接用风机功率作为目标函数•优化调节问题的约束方程即为节点风量平衡方程和回路风压平衡方程，以及所给定的分支可调性，各个分支的可调节阻力和风量的上、下限等比切据此建立的矿井通风网络优化的数学模型为minW=刀丨乩I丨0丨,・1・为a§Qj=0,(i=1,2,・・为M)j二1jV为gHj-Pi-Fi(QJ=0,>=i(i=1,2,M),式中:W为通风
