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时间:2020-04-14
《基于实数编码的加速遗传算法在水闸消力池设计中的研究应用-论文.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2014年第9期江苏水利基于实数编码的刀口速遗传算法在水闸消力i也设计【l】的研究应用房凯1诸晓华2冯英艳3o消力、池底板顶面算=水利工工程程勘测设计十中中设计水k闸能;2(、、V厂ghc一1¨D,等水工建筑物消力池时,求解消力池一下游尾水深;(3)池深方法分为两步:第一步,先利用一收缩水深,^”为跃后水深;令6·=6:,计算出”,若h/'>h,则试算法试算出收缩水深,由^计算,一消力池长度;需设消力池,否则不需设。出与其共轭的跃后水深”,在跃后d一消力池池深。式中:水深ho"大于下游尾水深九条件下,针对消力池池深计算过程,构造bl,6厂分别为消力池水平段首设置消力池,
2、否则不需要设置;第二两个非线型规划模型如下。端底宽和末端底宽。步,进行消力池池深的计算,由第一(1)判别是否需要设消力池在本步骤中,收缩水深h需要试步中”计算出池落差△z,则可得第常规方法是:由式:算求解。将式(2)构造成非线性规划一次池深d,再以To+d作为新的上游一Ⅳ+旦(1)模型如下。总能头,试算出hc,重新计算h/,,进行⋯⋯目标函数:第二次迭代,直到连续两次迭代的池计算出上游总能头,再由式:ming(^):Ihc~+To2+磐l黑国暇墨设兰计竺:塞度要求p可将其作为"+}_0)约束条件:。≤≤^。试算出ho,虿:式中‘:⋯⋯⋯⋯可见,在此过⋯程中。需多次试、⋯
3、算一和⋯‘迭代,计算量大且精度不易保证,不便在生产实践中应用推广。笔者将其归结为两个非线性问题,利用新型优化算法——基于实数编码的加速遗传算法求解池深,结果表明,本方法精度高,方便可行。1模型的建立水闸消力池断面示意如图1,图中参数:日一闸前水深;VO一上游行近流速;一闸前总水头;作者简介:房凯(1984一),男,硕士研究生,工2014年第9期江苏水利池池深和对应的收缩水深h。为2孔拱涵,单孔净宽1.5m,高1.6非线性规划模型如下:m,配套30kN启闭机,橡胶止水混凝目标函数:土闸门。宝墩闸为拆建工程,规模为2minf(do,h)孔1.5x1.5箱涵,配套50kN侧摇
4、螺Otq2一杆式启闭机,采用铸铁平板闸门,主=一⋯番)]要功能是引水灌溉。(6)已知该闸闸前水位l2.5m,闸底约束条件:≤do≤d2;l≤≤2板顶高程10.0m,消力池底板顶高程在本文中,笔者只介绍利用加速9.5m,出池河床底高程l0.0m,出池遗传算法求解消力池池深和对应河床水位高程10.5m,闸前水流速的收缩水深h的步骤。求解步骤如0.56m/s,消力池首段宽度3.5m,消下[2]:力池末段宽度7-3m,通过水闸流量步骤1:变量编码。生成n个[0,1]4.2m/s,水流出池时流速系数0.95,上的随机数yi=(1,2,⋯,n)作为初水流动能校正系数1.00,水跃淹
5、没始个体,利用线性变换:系数1.05,水跃长度校正系数0.7。消dl+yz)能设计采用深挖式消力池的布置形【、(7)式。。=1+,,(^2一。1)问题将优化变量d、h取值范围3.2利用加速遗传算法求解水闸消统一在[0,1]区间内,并直接对优化力池池深变量do、h的基因形式进行各种遗传解决方案:给定池深、收缩水操作。深h的优化范围为[0.1,5],在实际步骤2:父代群体的初始化。生成操作中优化变量和h的变化区间n组[0,1]区间上的均匀随机数,即并无严格的限制,只要包括最优解即uii(1,2,⋯,n;=1,2),把M作为初可。利用编制的程序进行优化计算,始群体的父代个体值
6、Y,把Yi代入式选取父代种群数为300,迭代次数为(7)得优化变量值do、h再将do、h30,计算过程分两步。代入式(6)得到相应的目标函数值第1步,判断是否需要设置消力厂(d。,h),并按从小到大排序。池。利用加速遗传算法求解第一个非步骤3:父代群体的适应度评价。线性模型,计算收缩水深h。计算:To目标函数值f(do,hc)值越小,表示该=12.5—9.5+0.56/2/g=3.02m,q=qo/b=个体的适应度值越高,其解离最优解1.2in/s就越接近。目标函数:步骤4:子代个体生成。根据厂(do,ming(h)=^)计算各个体的选择、杂交和变异概Ihc3-s.02
7、×hz+l率,并对上述初始个体进行选择、杂交约束条件:0.1≤≤5和变异操作,共获得3个子代个体。利用VisualFortran进行编程,计步骤5:演化迭代。由前面得到的算得到:=0.169ITI,hcrt-1.03m,g(h)3n个子代个体得到3个目标函数值f(do,h)值,将其按从小到大排序,取=1.4E一17<1.0E一14,h/>=10.5—10.0=0.5m,故需要设置消力池。而工程设排在最前面的n个子代个体作为新计报告的试算结果为:h=0.18m,h”=的父代群体,算法转到步骤3,进行下0.99m,可见两种方法结论一致。一轮演
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