布谷鸟搜索算法在水库优化调度中的应用与改进研究

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布谷鸟搜素算法是近年来提出的一种新颖的元启发式全局搜索算法,该算法参数少、鲁棒性强、搜索效率高.在众多领域中展现出了卓越的优化性能。但作为一种高效的优化方法,布谷鸟搜索算法在工程实践尤其是大规模复杂优化问题中的研宄较少。水库优化调度是一类多阶段,非线性,强约束的组合优化问题,调度模型的求解一直是水利学科需要深入研究的基本问题。因此,探讨布谷鸟算法在水库谓度中的适用性,充分揭示算法在水库调度中的优化潜力十分必要。本文以清江梯级水库和引汉济渭跨流域调水工程为研究对象,重点研究了布谷鸟算法在特定调度问题中的应用及改进。  本研究主要内容包括:⑴阐述了标准布谷鸟算法的搜索机理;为进一步平衡算法的全局搜索和局部搜索能力,提出基于参数动态谓整策略以及邻域变异策略的改进布谷鸟算法;针对梯级水库发电优化调度问题.分析了改进算法的约束处理机制:实倒研究表明:布谷鸟算法是求解水库调度模型的一种合理有效方法,其寻优结果及稳定性均优于传统遗传算法;提出的改进策略有效。⑵分析了水库调度模型中最小出力约束和最小下泄流量约束间的转换机制;基于水量平衡约束和最小下泄流量约束,对布谷鸟算法的搜索空间进行一阶段优化;利用优化的搜索空间产生高质量的布谷鸟种群,最后,采用布谷鸟算法的进化算子进行二阶段优化,提出水库忧化调度的两阶段布谷鸟算法。实例研究表明:提出的一阶段优化方法合理可行,两阶段布备鸟算法的收敛性明显优于标准布谷鸟算法。⑶针对布谷鸟算法求解水库调度模型计算耗时较长的缺陷.提出基于分段线性函数读取水库特征曲线的加速布谷鸟算法,并从理论上分析了加速策略的有效性。实例研究表明:插值方法是景;响水库调度计算耗时的关键性因素.优化插值方法是提高水库调度模型求解效率的一种有效途径;提出的加速策略台理、可行,该方法可在不降低优化算法寻优精度的前提下缩短计算耗时。⑷介绍了泵站运行的基本概念;针对引汉济渭工程水源区水库与泵站的联台调度问题,建立满足一定供水总量条件下的净发电量最大模型;分析了该模型的求解思路;通过在标准布谷鸟算法中引入参数动态调整策略、邻域变异策略以及加速策略,提出综合改进的布谷鸟算法;实例研究表明:建立的净发电量最大数学模型合理,采用综合改进布谷鸟算法可快速得到该模型的较优解。
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