微遗传算法及其在混流泵叶轮优化设计中的应用.pdf

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1、■●《．．1t第9期。I7设●，计●与，，计算●0。机械设计与制造2012年9月MachineryDesign&’Manufacture文章编号：1001—3997(2012)09—0001—03微遗传算法及其在混流泵叶轮优化设计中的应用木刘毅谭磊曹树良(’清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084)(。清华大学摩擦学国家重点实验室，北京100084)TheMicroGeneticAlgorithmanditsUsageintheOptimizationDesignofMixed．

2、．FlowPumpLIUYi，TANLei，CAOShu-liang(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)(2StateKeyLaboratoryofTribology，TsinghnaUniversity，Beijing100084，China)；【摘要】提出了一套针对多参数复杂工程问题的微遗传4~4-L算法，该算法能够在使用较少遗传个{；体的前提下，高效搜索出解空

3、间中的全局最优解。其中心思想是，在基本遗传算法理论的基础上，添加{；了多重优势个体选择策略、重启动策略等优化策略，并对基本遗传算子进行改进，同时加入了小生境、i}保留最优值技术，提高算法性能。采用二元理论对混流泵叶轮进行设计，选取叶轮进出口边沿轮缘流线{；长度与速度矩分布函数首项系数为优化变量，以水泵效率作为目标函数，使用微遗传算法进行优化设{}计，结果表明：微遗传优化算法高效实用，水泵效率较优化前有明显提高。{l关键词：小种群；微遗传算法；重启动策略；叶轮优化设计{}【Abstract】Asetof

4、optimizationtheorycdledmicrogeneticalgorithmisputforward．Itvanfindout{ltheglobaloptimalsolutioninthesolutionspaceinthep~~miseofminimalusageofgeneticindividua1．Itsl}mainideaistousethebasictheoryofgeneticalgorithm，toimproveits0t9eratorssuchastournamentsel

5、ec-《ltion，uniformcrossover，creepmutation，toaddthebestindividualselectionstrategy，restartstrategy，nichel}strategy，cross-century-elite-choosingstrategySOthatthealgorithmcartusethemicropopulationtoealc一《}lateandfindouttheglobaloptimalsolutionefficiently．Th

6、e2-Ddesignmethodtodevelopmixed-flowpumpl}andcomialbinearitahbele2s-Ddesignmethod，microgeneticalgorithmisusedtogethertocalculatethebestsolution{；．l}KeyWords：Micro-Population；Micro-GA；RestartStrategy；2-DDesignMethodofMixed一{FlowPump{中图分类号：TH16文献标识码：A限制在较小

7、的规模，从而降低计算时间。为了保证遗传算法的全1引言局搜索能力，微遗传算法在算法结构上做了很大的改进。微遗传遗传算法是一种模拟生物界自然选择和进化机制发展起来算法的流程图，如图1所示。的随机搜索算法。与传统优化方法相比，遗传算法对工程实际中与如图2所示的传统遗传算法流程相比，在整体结构上有多峰值的问题求解效果较好。特别是经过改进的遗传算法已广泛明显的区别。应用于工程问题中的函数优化、智能控制、机器学习、流体机械设微遗传算法为了兼顾求解效率和种群多样性，初始种群从计等领域。优势个体部分与随机个体部分两部

8、分中生成，如图1所示。优势然而对于复杂的工程问题，传统遗传算法很难得到准确解，个体部分用来存储每一代“小遗传操作循环”(图1中虚线框内从主要问题是：遗传操作的种群规模受限，计算量较大，计算效率不初始种群到收敛判定的流程)中所保留的优势个体，通常这部分高，且收敛速度较慢，同时算法局部搜索能力不强，针对所要优化规模较小；随机个体部分则用来存放解空间中大量的随机个体，变量的稳定性也较差。对基本遗传算法进行了改进，提出一套适它的主要作用是保证群体的多样性，其规模