改进式遗传算法在污水泵站机组启停调度控制中的应用仿真

2006年4月第2卷第2期系统仿真技术SystemSimulationTechnologyApr．，2006Vbl_2．N0．2中图分类号：TPl8文献标识码：A改进式遗传算法在污水泵站机组启停调度控制中的应用仿真高林峰1一，刘小莉1，朱长宁3，林邦辉2，刘宝华2(1同济大学电信学院，上海，200092，2上海城市排水市南运营有限公司第二污水管理所，上海，201203，3上海城市排水市南运营有限公司，上海，201203)摘要：污水泵站的机组启停控制目标是要确定系统机组的合理运行方案，使得在满足系统运行需要的前提下，系统的能耗最小。本文论述了遗传算法在污水泵站机组启停应用中的原理和特点，针对传统遗传算法存在的问题，提出了改进意见。该计算方法更好地提高了机组运行的综合效率。关键词：改进式遗传算法；污水泵站；机组启停TheSimulationofImprovedGeneticAlgorithmsoftheCrewOn／OffSchedulingControlofSewagePumpingStationGAOLinfen91一，LIUXiaolil，ZHUChangnin93，LINBanghui2，LIUBaohua2(1CollegeofElectronicsandInformationEngineering，TongjiUniversity,Shanghai，200092，2SecondSewageAdministration，ShanghaiSouthemMunicipalSewerageCompany,Shanghai，201203，3ShanghaiSouthernMunicipalSewerageCompany,Shanghai，201203)Abstract：Thecrewqitingcontrolofsewagepumpingstationistodeterminereasonableoperatingprogrammes，resultinginthesystemtomeettheoperationalneedsofthepremise，thesmallestenergysystems．Thispaperaddressestheprinciplesandcharacteristicsofthegeneticalgorithmsintheapplicationofsewagepumpingstationcrewqiting，aswellasthesuggestingimprovementstotheproblemsofthetraditionalgeneticalgorithms．EmulationalresultindicatesthatthiscalculationofoperatingCanbetterenhancetheintegratedefficiency．Keywords：improvedgeneticalgorithms；sewagepumpingstation；crewqiting1引言遗传算法(GeneticAlgorithms，GA)是1962年由美国Michigan大学的Holland教授提出的模拟自然界遗传机制和生物进化论而成的一种并行随机搜索最优化方法。它可广泛应用于函数优化⋯、组合优化[2】、生物工程、图象处理、机器学习[31、神经网络【4】等众多领域。该算法的突出特点在于它直接以目标函数作为搜索信息，使用概率搜索技术，在解空间进行高效启发式搜索，对于待寻优的函数基本无限制，并具有全局寻优的能力。本文对遗传算法的基本原理和基本操作以及应用遗传算法进行泵机启停中的控制进行介绍和说明，并对传统的遗传算法的性能进行改变，最后简单介绍改进遗传算法在某一泵站机组启停中的应用情况。2遗传算法在泵机启停中的应用遗传算法通常是用一串数据或数组作为优化万方数据114系统仿真技术第2卷第2期问题解决方案的代码，这一串数据或数组称为个体。遗传算法的求解过程首先随机产生一定数量的个体形成一个种群，通过一个与目标函数相关的函数值(适应度函数值)评价各个体的优劣性。再根据适应度函数值的大小来进行复制操作。复制后的个体进行交叉以及变异操作，以保持种群中个体基因的多样性，防止陷入早熟或局部最优解。接着对新产生的种群再进行复制、交叉、变异操作，如此迭代一定的次数后，产生最优个体，即最优方案【5】。2．1参数编码应用遗传算法解决泵机机组启停问题需要把求解变量表示为一串数据和数组，这个过程称为编码。本文采用二进制数来表示优化问题的解。定义泵机属性，用来表示该泵机的运行特点。泵机属性主要可分为三种：泵机确定要开机、泵机不能开机、泵机停机但也可开机。因此，可以根据泵机属性进行二进制编码，编码如表1所示。泵机编码后，机组启停的方案就