基于模拟退火遗传算法的管网优化设计方法的研究

论文题目: 基于模拟退火遗传算法的管网优化设计方法的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 市政工程

作者: 徐刚

导师: 禹华谦

关键词: 模拟退火遗传算法,模拟退火算法,遗传算法,给水管网,优化

文献来源: 西南交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 管网优化设计对于减少工程造价有着非常大的意义，特别是在经济建设初期资金短缺的情况下，进行管网系统优化设计显得尤为重要。本文首先阐述了给水管网优化设计的内容和意义，并简单介绍了已有的各种优化方法，分析比较了各种优化方法并指出其存在的不足。同时介绍了模拟退火算法(SA)基本原理和遗传算法(GA)基本原理，并把两种算法有机地结合起来，设计出模拟退火遗传算法(SAGA)，在理论上得出其性能都比一般的模拟退火算法(SA)和遗传算法(GA)要好。随后，用实际工程例子证明了模拟退火遗传算法(SAGA)在寻优能力和收敛速度上，比一般的遗传算法要好。最后，作者对后续工作进行了展望。

论文目录:

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 给水管网优化研究的内容和意义

1.2 管网优化布置研究

1.3 管网优化设计研究

1.4 现代优化技术

1.5 本论文研究内容

第2章 模拟退火算法及遗传算法

2.1 模拟退火算法

2.1.1 模拟退火算法思想

2.1.2 模拟退火算法特性

2.1.3 模拟退火算法流程图

2.1.4 模拟退火算法关键参数和操作的设计

2.1.4.1 状态产生函数

2.1.4.2 状态接受函数

2.1.4.3 初温

2.1.4.4 温度更新函数

2.1.4.5 内循环终止准则

2.1.4.6 外循环终止准则

2.2 遗传算法

2.2.1 遗传算法简介

2.2.2 算法关键参数与操作的设计

2.2.2.1 编码

2.2.2.2 适应度函数

2.2.2.3 选择运算

2.2.2.4 交叉运算

2.2.2.5 变异运算

第3章 模拟退火遗传混合优化策略

3.1 SAGA混合优化策略的构造出发点

3.1.1 优化机制的融合

3.1.2 优化结构的互补

3.1.3 优化操作的结合

3.1.4 优化行为的互补

3.1.5 削弱参数选择的苛刻性

3.2 SAGA混合优化策略的流程和特点

3.3 SAGA混合优化策略的效率定性分析

3.3.1 优化性能提高

3.3.2 优化效率提高

3.3.3 鲁棒性提高

第4章 管网的布置优化

4.1 树状管网优化布置的数学模型

4.2 树的基本概念和定理

4.3 基于模拟退火遗传算法的最小生成树算法

4.3.1 最小生成树的编码方法

4.3.2 适应度函数的设计

4.3.3 单亲遗传算子的提出

4.3.3.1 单亲换位算子

4.3.3.2 逆转算子

4.4 模拟退火过程

4.4.1 初温的选择

4.4.2 温度的下降方式

4.5 进化策略设计

4.5.1 群体初始化策略

4.5.2 代间竞争和群体单一化策略

4.5.3 选择算子

4.5.4 单亲算子的执行策略

4.5.5 算法的终止策略

4.6 SAGA混合算法运用于管网布置的特点

4.7 算法流程

4.8 算例

第5章 给水管网优化设计

5.1 概述

5.2 给水管网优化数学模型

5.3 水力计算

5.3.1 节点水压与管段水头损失的关系

5.3.2 非线形的管网方程及其求解

5.3.3 节点法中管网图的数值表示

5.4 给水管网的模拟退火遗传算法设计

5.4.1 编码的选择

5.4.2 适应度函数的设计

5.4.3 遗传算子设计

5.4.4 退火参数的选取

5.5 算法流程图

5.6 算例

5.7 管网扩建

总结与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士期间发表的学术论文

发布时间: 2007-08-21

参考文献

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• [3].基于退火遗传算法的城市给水管网优化研究[D]. 衡洪飞.重庆大学2006
• [4].模糊动态规划在污水管网优化中的应用[D]. 郭维刚.合肥工业大学2006
• [5].哈尔滨市供水管网优化改造模型研究及其应用[D]. 闫鹍.哈尔滨工业大学2013
• [6].改进遗传算法在农村供水管网优化中的应用[D]. 朱红莲.济南大学2011
• [7].基于MATLAB的管网优化计算与图形表达[D]. 彭祖平.华中科技大学2006
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