基于遺傳算法的平原開敞式水閘優(yōu)化設(shè)計

□馬超

基于遺傳算法的平原開敞式水閘優(yōu)化設(shè)計

□馬超

本文將水閘閘室底板的長度厚度、鋪蓋的長度、閘墩的厚度、閘門的位置等作為基本優(yōu)化變量，以總的工程造價最小為目標函數(shù)，考慮了規(guī)范所規(guī)定的部分約束條件，建立了利用遺傳算法優(yōu)化計算的平原開敞式水閘的優(yōu)化模型。通過算例計算表明遺傳算法可以對平原開敞式水閘進行優(yōu)化設(shè)計，提高效率并彌補以往經(jīng)驗設(shè)計的缺陷，在實踐中有一定的使用和參考價值。

水閘；遺傳算法；優(yōu)化設(shè)計

水閘在傳統(tǒng)的設(shè)計中依靠經(jīng)驗和專業(yè)知識，雖然滿足設(shè)計要求，但在結(jié)構(gòu)形式、材料使用等方面存在著不合理性和不經(jīng)濟性，所以滿足安全要求的前提下，最大限度地降低成本、節(jié)約投資，對水閘優(yōu)化設(shè)計具有一定的實用意義。

1.優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型的建立

水閘系統(tǒng)是一個大系統(tǒng)，涉及很多變量，根據(jù)初擬計算時的結(jié)構(gòu)特點，對水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了適當簡化，最終選取過閘總凈寬、閘墩厚度、閘室長度、閘門位置、閘底板厚度與鋪蓋長度為優(yōu)化變量，即：

X=[X1，X2，X3，X4，X5，X6]

1.1 目標函數(shù)

以工程造價為目標函數(shù)，設(shè)第i種材料的單位綜合造價為Ci，體積為Vi。

1.2 約束條件

幾何約束；性態(tài)約束：閘室穩(wěn)定安全系數(shù)，基底大小應力比，防滲長度。

1.3 最終優(yōu)化的數(shù)學模型

綜上分析，水閘優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型可表示為：

1.3.1 求設(shè)計變量

X=[X1，X2，X3，X4，X5，X6]T

1.3.2 滿足給定的約束條件，求目標函數(shù)

2.遺傳算法的設(shè)計方法

遺傳算法是模擬自然界中的生命進化過程。……