基于改進粒子群優(yōu)化算法的重力壩斷面設計研究.pdf

1、混凝土重力壩因其眾多優(yōu)點被廣泛應用。但同時也有諸多不利因素，如壩體剖面尺寸大、材料用量多，壩體應力較低、壩體材料強度不能充分發(fā)揮。本文針對上述問題進行了深入細致的研究，提出采用改進的粒子群優(yōu)化算法對混凝土重力壩非溢壩流斷面進行優(yōu)化設計。該方法對于其他的工程結構的優(yōu)化設計研究具有一定的理論意義和參考價值。
　　本文分析了粒子群優(yōu)化算法和混凝土重力壩優(yōu)化設計相關方面的研究現(xiàn)狀及存在的問題。通過深入了解混凝土重力壩的幾何特征和工程結構優(yōu)

2、化設計的基本原理，建立了混凝土重力壩非溢流壩斷面優(yōu)化設計數(shù)學模型。同時在深入研究粒子群優(yōu)化算法的基礎上，針對重力壩的優(yōu)化設計對基本粒子群算法進行了改進，通過改進慣性權重值w和學習因子的c1、c2動態(tài)變化策略，極大地改善了粒子群優(yōu)化算法的收斂性能。通過認真深入分析重力壩優(yōu)化設計的特性和粒子群優(yōu)化算法的特點，提出了對數(shù)罰函數(shù)法來處理該約束條件，較好地解決了約束處理這一難題。另外，基于模塊化程序設計思想運用MATLAB編寫了基于粒子群優(yōu)化算法

3、的重力壩優(yōu)化設計計算程序。最后，利用該優(yōu)化計算程序對某水利樞紐工程的混凝土重力壩進行了優(yōu)化設計計算，并對優(yōu)化計算結果作了系統(tǒng)的對比分析。結果表明：提出的改進的粒子群優(yōu)化算法能夠解決非線性程度較高、約束條件比較復雜的全局極值問題，且比遺傳算法的優(yōu)化計算結果節(jié)省時間12.2％，比標準粒子群算法的優(yōu)化計算結果節(jié)省時間9.45%，可見改進的粒子群優(yōu)化算法比傳統(tǒng)的智能優(yōu)化法的收斂速度較快；優(yōu)化計算后的上游壩坡折坡點的高程降低，大壩設計斷面的上、下