文档介绍：第卷第期西北农林科技大学学报自然科学版.
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基于混合编码遗传算法的机压微灌干管管网优化
王新坤
江苏大学流体机械工程技术研究中心,江苏镇江
摘要【目的】根据微灌干管管网的布置及运行特性,提出一种方便、简捷,适用于大规模机压微灌管网优
化设计的算法模型与方法。【方法】以年费用为目标函数,以标准管径和水泵扬程为决策变量,建立优化模型,采用模
拟退火方法处理约束条件,设计一种混合编码方式,应用遗传算法进行优化计算。【结果】建立的模型和算法在求解
机压微灌管网优化问题上,具有良好的优化性能和较高的求解效率。【结论】提出的模型和算法优化变量少,简单易
用,求解效率高,程序的通用性强,计算精度能够满足微灌管网设计的要求。
关键词微灌;机压管网;优化模型;混合编码;遗传算法
中图分类号. 文献标识码文章编号———
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在加压微灌系统中,干管管网造价约占微灌系型和以标准管径为决策变量的动态规划模型
统造价的~ ,而管网的水头损失决定了微是灌溉管网优化常用的几种方法。近年来,遗传算
灌系统水泵的扬程及其能耗,因此干管管网的设计法、人工神经网络口。及列队竞争算法等优化
是影响微灌系统造价和运行费用的主要因素之一。方法相继被应用于树状管网优化问题。但上述方法
目前,以标准管径与管段长度为决策变量的线性规均存在一定的缺陷,线性规划法及动态规划法优化
划模型】。、以连续管径为决策变量的非线性规划模变量多,计算量大,不适用于大规模微灌管网;非线
收稿日期—
基金项目江苏省自然科学基金项目;江苏省科技支撑计划项目;江苏大学校科研基金项目

作者简介王新坤,男,陕西临潼人,副研究员,博士,主要从事节水灌溉理论与技术研究。: .
西北农林科技大学学报自然科学版第卷
性规划法的优化结果需按标准管径进行调整;遗传水面高程;为首部装置水头损失;为
算法大多采用二进制编码,用罚函数法处理约束条节点的父节点个数;为局部水头损失的放大系
件,存在编码冗余及惩罚系数难以确定等问题。本数;、、为与管材有关的水头损失系数;为第
研究借鉴前人的研究成果,结合微灌干管管网的布管段流量。/;为第管段管道内径;
置研究工作特性,假定管网中每一管段只能由一种为第管段长度为节点的地面高程;
管径的管道组成,采用模拟退火方法处理罚函数与为支管入口压力;为管道承压力约束;
约束条件,。
的非线性规划模型,并采用混合编码方式,消除编码. 管径约束
冗余,简化寻优过程中的编码、还原计算,提出了一管径约束可表示为:
种模型与算法简单、适用于求解大规模机压微灌干≤≤。
管管网的遗传算法优化设计方法,以期为微灌管网. 非负约束
的设计提供参考。管径及水泵扬程不能为负值,即:
≥,≥。
数学模型⋯
遗传算法模型与求解
当利用动力为微灌系统提供所需压力时,干管
管网优化设计的任务是在满足系统供水流量和管网. 适应度函数的构造
各节点需求水压的情况下,寻求使管网年费用最低