基于回溯搜索算法的三峡—葛洲坝联合通航调度

发布时间：2019-11-15 02:15

【摘要】：三峡-葛洲坝水利枢纽是长江“黄金水道”的重要部分,自实施统一调度以来作为一个有机整体,合理发挥其运输能力能为我国长江水上运输事业带来可观的经济利益。随着经济的飞速发展,过坝船舶不断增加,三峡-葛洲坝的运行任务日渐繁重,因此科学调度组织,优化船闸的匹配运行具有重要的现实意义。论文分析研究了三峡-葛洲坝联合通航调度体系,考虑通航过程的若干相关约束,以整体船舶待闸时间与权重乘积最小化、整体闸室面积利用率最大化作为目标函数建立了联合通航调度的多目标数学模型。针对该多目标调度问题论文采用两种解决方法,第一是将多目标问题通过合理的权重转换成单目标问题,采用单目标优化算法进行优化求解,其次是采用并行优化算法直接对多个目标同时优化来求解。为满足这两方面的要求,论文对回溯搜索算法进行了如下的改进:(1)首先为解决通过权重转换的单目标优化问题,论文针对基本回溯搜索算法局部寻优效果较差,收敛速率较慢等缺陷进行了两个方面的改进。第一在选择策略上,在保留对历史种群记忆的基础上,加之保留精英个体的思想,引导种群向最优解方向进化,同时不丢失其多样性的优点。第二在交叉策略上,引入遗传算法实数编码的交叉策略与基本回溯搜索算法的交叉策略并行,两者随机选择达到既加快收敛速度,同时防止陷入局部最优,保留算法对外界开采能力优势的效果。(2)其次为解决多目标并行优化问题,论文借鉴非支配排序和拥挤度算子的思想,与改进的回溯搜索算法相结合,形成了基于非支配排序的多目标回溯搜索算法(NSBSA-IC)。并利用几个经典测试函数对该算法的性能进行了测试,结果表示,该算法适合于解决高维强耦合的多目标优化问题。为验证IBSA算法和NSBSA-IC算法在解决两坝联合通航调度问题的有效性,本文随机选取了一个计划期内申报船舶数据进行了仿真计算。实例结果表明,在满足所有约束的情况下,所测算法比其他算法得到了更好的实验结果,因此该算法用于解决三峡-葛洲坝联合通航调度问题是可行且有效的。另外为更好适应当前两坝调度现状,本文对两坝通航能力在富余、一般、不足三种状态进行了研究,并采用IBSA算法进行测试,结果显示,IBSA算法在解决此问题的三种状态下均是有效可行的。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U641.7

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本文编号：2561097