基于遗传算法的供水系统优化调度模型研究

本文档《论文研究-基于遗传算法供水系统优化调度模型》发表于2005年12月的《系统工程理论与实践》第12期，文章编号为100026788(2005)1220088208。作者俞亭超和张土乔来自浙江大学土木工程学系，他们针对含有调速泵的供水系统提出了一种直接优化调度模型的研究。 研究的核心是优化供水系统的调度，特别是在考虑供水网络的特性时，传统的管网水力平衡方程被简化为测压点的压力宏观模型和水源供水量与供水水头的关系模型。这种方法大大简化了模型复杂度，使得调度问题更加直观和易于处理。直接优化调度模型建立在每个泵站每个时间段内应运行的水泵能够提供与管网需求流量相匹配的出水量这一基本条件上。 作者采用了遗传算法作为主要的优化工具，这是一种模仿自然选择和遗传机制的搜索算法，适用于解决复杂的优化问题。然而，遗传算法容易出现过早收敛的问题，即在搜索过程中过早找到局部最优解而忽视全局最优。为了克服这一不足，研究者结合了模拟退火技术，这是一种随机搜索方法，能帮助算法跳出局部最优；同时引入了自适应交叉和变异率，以动态调整遗传操作的参数，提高搜索的全局探索能力。 论文的关键点在于提出了一种混合泵站供水系统的直接优化调度模型，以及如何有效地运用遗传算法进行求解，特别是处理约束条件的方法。通过实例计算，作者证明了这种基于遗传算法的优化策略具有较强的适用性和有效性，对于实际供水系统的调度决策提供了科学的理论支持。 这篇论文对供水系统调度问题进行了深入的理论探讨，并通过实际应用展示了遗传算法在复杂优化问题中的有效应用，为供水系统的高效管理和节能减排提供了新的思路和技术手段。