基于改进粒子群优化算法的重力坝断面设计研究.pdf

分类号 UDC 基 密 级 于 学 号 1308150984 粒 子 群 算 法 的 重 力 坝 断 面 优 硕士学位论文 化 设 计 研 究 基于改进粒子群优化算法的重力坝断面设计研究 杜 占 科 杜占科 西 学 科 门 类： 工 学 安 理 学 科 名 称： 水工结构工程 工 指 导 教 师： 李守义 教授 大 司 政 副教授 学 申 请 日 期： 2016 年3 月 万方数据 万方数据 Abstract 3 万方数据 万方数据 摘要 论文题目：基于改进粒子群优化算法的重力坝断面设计研究 学科专业：水工结构工程 研 究 生：杜占科 签名： 指导教师：李守义 教授 签名： 司 政 副教授 签名： 摘要 混凝土重力坝因其众多优点被广泛应用。但同时也有诸多不利因素，如坝体剖面尺 寸大、材料用量多，坝体应力较低、坝体材料强度不能充分发挥。本文针对上述问题进 行了深入细致的研究，提出采用改进的粒子群优化算法对混凝土重力坝非溢坝流断面进 行优化设计。该方法对于其他的工程结构的优化设计研究具有一定的理论意义和参考价 值。 本文分析了粒子群优化算法和混凝土重力坝优化设计相关方面的研究现状及存在的 问题。通过深入了解混凝土重力坝的几何特征和工程结构优化设计的基本原理，建立了 混凝土重力坝非溢流坝断面优化设计数学模型。同时在深入研究粒子群优化算法的基础 上，针对重力坝的优化设计对基本粒子群算法进行了改进，通过改进惯性权重值w 和学 习因子的c 、c 动态变化策略，极大地改善了粒子群优化算法的收敛性能。通过认真深 1 2 入分析重力坝优化设计的特性和粒子群优化算法的特点，提出了对数罚函数法来处理该 约束条件，较好地解决了约束处理这一难题。另外，基于模块化程序设计思想运用 MATLAB 编写了基于粒子群优化算法的重力坝优化设计计算程序。最后，利用该优化计 算程序对某水利枢纽工程的混凝土重力坝进行了优化设计计算，并对优化计算结果作了 系统的对比分析。结果表明：本文提出的改进的粒子群优化算法能够解决非线性程度较 高、约束条件比较复杂的全局极值问题，且比遗传算法的优化计算结果节省时间12.2%， 比标准粒子群算法的优化计算