基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法的重力壩斷面設(shè)計(jì)研究.pdf

1、混凝土重力壩因其眾多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。但同時(shí)也有諸多不利因素，如壩體剖面尺寸大、材料用量多，壩體應(yīng)力較低、壩體材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。本文針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，提出采用改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法對(duì)混凝土重力壩非溢壩流斷面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。該方法對(duì)于其他的工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究具有一定的理論意義和參考價(jià)值。
　　本文分析了粒子群優(yōu)化算法和混凝土重力壩優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)方面的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題。通過(guò)深入了解混凝土重力壩的幾何特征和工程結(jié)構(gòu)優(yōu)

2、化設(shè)計(jì)的基本原理，建立了混凝土重力壩非溢流壩斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。同時(shí)在深入研究粒子群優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)重力壩的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)基本粒子群算法進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)改進(jìn)慣性權(quán)重值w和學(xué)習(xí)因子的c1、c2動(dòng)態(tài)變化策略，極大地改善了粒子群優(yōu)化算法的收斂性能。通過(guò)認(rèn)真深入分析重力壩優(yōu)化設(shè)計(jì)的特性和粒子群優(yōu)化算法的特點(diǎn)，提出了對(duì)數(shù)罰函數(shù)法來(lái)處理該約束條件，較好地解決了約束處理這一難題。另外，基于模塊化程序設(shè)計(jì)思想運(yùn)用MATLAB編寫(xiě)了基于粒子群優(yōu)化算法

3、的重力壩優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算程序。最后，利用該優(yōu)化計(jì)算程序?qū)δ乘麡屑~工程的混凝土重力壩進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)優(yōu)化計(jì)算結(jié)果作了系統(tǒng)的對(duì)比分析。結(jié)果表明：提出的改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法能夠解決非線性程度較高、約束條件比較復(fù)雜的全局極值問(wèn)題，且比遺傳算法的優(yōu)化計(jì)算結(jié)果節(jié)省時(shí)間12.2％，比標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的優(yōu)化計(jì)算結(jié)果節(jié)省時(shí)間9.45%，可見(jiàn)改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法比傳統(tǒng)的智能優(yōu)化法的收斂速度較快；優(yōu)化計(jì)算后的上游壩坡折坡點(diǎn)的高程降低，大壩設(shè)計(jì)斷面的上、下