基于加权最小二乘法的供水管网节点流量校核

管网水力模型是实现供水系统现代化管理的重要工具,要使水力模型能比较准确地反映管网真实运行状态,达到预期使用目的,其中的参数需要校核。将管网节点流量校核作为优化问题,采用加权最小二乘法逐步迭代求解,与已有研究相比,采用矩阵分析法推导供水管网雅克比矩阵解析式,引入水量分配矩阵聚合节点流量,将欠定问题转化为超定,提高了校核的计算效率和结果的可靠性。采用简单管网阐明了雅克比矩阵的计算、节点流量的聚合及梯度向量的构造,利用实际管网验证了方法的实用性。     

供水管网水质监测点优化选址研究

针对复杂管网水质比例矩阵求解困难的问题，利用递归方法求解水质比例矩阵,由此得到给定覆盖标准下的覆盖矩阵.以覆盖水量最大为优化目标，提出基于离散二进制编码的微粒群优化算法(DBPSO)优化供水管网水质监测点(WQMS)的选址方法,并给出了详细的计算步骤.算例计算结果表明，用递归方法求解复杂管网的水质比例矩阵具有较高的时间效率且编程容易实现.基于DBPSO算法的WQMS选址方法具有较高的搜索效率，在给定的监测点数目下能够快速找到最优的监测点位置，通过监控监测点的水质状况能够最大程度地了解整个供水管网的水质信息，为供水管网WQMS的优化选址提供了一种新的途径.     

基于瞬变反问题分析的给水管网漏失数值模拟

给水管网漏失问题亟待解决,而漏失的定点及定量是管网漏失控制研究的重要环节.为确定给水管网漏失点和漏失量,提出了基于水力瞬变分析的漏失数值模拟理论框架,指出该问题实质就是求解系统辩识反问题进行参数识别.首先设定漏失系数为系统待识别参数,并给出激励、响应以及二者间的传递模式.然后建立了反问题分析模型,应用特征线法计算雅可比矩阵,运用Newton-Raphson算法最小化压力测量值与计算值之间的偏差求解模型.最后通过算例管网阐明了数值模拟的具体步骤.     

考虑阀门布局的供水管网抗震服务性评估与关键管道识别

评估地震后供水管网的服务能力并确定关键管道,对优化维修计划、提高灾害应对能力和提升服务水平至关重要.目前,多数研究未考虑真实阀门布局的影响.鉴于此,本文开展考虑阀门布局的供水管网抗震服务性评估及关键管道识别研究.对给定地震烈度下的供水管网震损场景进行蒙特卡洛模拟,并采用最短路径矩阵算法形成关阀方案;调用EPANET2.2低压水力计算模块实现考虑关阀场景的供水管网抗震性能评估;提出基于条件修复指数的关键管道识别方法,将所提出的算法应用于云南某古城镇供水管网.结果表明：若不考虑阀门布局影响,评估供水管网的服务指数最大偏差超过50%;阀门密度提高2倍,供水管网系统服务指数、节点服务指数均有不同程度的提高,其中系统服务指数提高33%;在用户需水量和管网拓扑结构不变的情况下,关键管道识别结果不受地震烈度变化的影响.     

塑料管材供水管网水力计算方法的探讨

根据塑料供水管网的水流特点及其水头损失计算公式，确定了塑料供水管网将沿线流量折算成节点流量的折算系数的取值，采用有限元法分析塑料管材供水管网的水力平衡计算数学模型，由各个管段的单元矩阵方程集合为供水管网的整体矩阵方程，通过引入节点水压边界条件并迭代求解管网整体矩阵方程一对称正定线性方程组，得出各项水力要素．给出了计算程序框图，编写了通用电算程序，经实例计算表明，该方法能够快捷准确地完成塑料供水管网的水力平衡计算，满足设计计算要求。     

一种改进的求解非线性方程组的Levenberg -Marquardt方法

通过修改Levenberg -Marquardt参数,得到了一种改进的求解非线性方程组的Levenberg -Marquardt算法.利用信赖域技术,在不必假设雅克比矩阵非奇异的局部误差界条件下,证明了该算法至少具有超线性收敛性.数值实验表明,该算法能有效求解非线性方程组问题.     

基于测量向量转换的MWC支撑集恢复算法

针对调制宽带转换器欠采样重构算法中,连续到有限模块计算复杂度高,计算速度较慢的缺陷,提出一种基于测量向量转换的支撑集恢复算法,通过对测量向量进行频率积分,将无限测量向量转换为单测量向量进而实现支撑集的恢复。该方法只需对频率积分便可实现无限测量向量到单测量向量的转换,避免了以往方法中将无限测量向量转换为多测量向量时,矩阵特征分解的高复杂度运算,而且,后续对单测量向量模型的求解也比以往算法中求解多测量向量模型更简单快速。实验表明该方法在适当的采样数据量下至少可以提高三倍的恢复速率。     

蚂蚁算法与拟牛顿法嫁接求解管网数学模型

管网水力计算的问题可归结为联立求解连续性方程、能量方程和压降方程.牛顿法是求解非线性方程组的一个经典方法,但当初值选择不好时,有可能不收敛.将新型的仿生算法———蚂蚁算法引入到求解管网数学模型中.利用拟牛顿法与蚂蚁算法相互之间较强的互补性,提出了求解供水管网微观数学模型的新算法———嫁接法.计算表明,嫁接法结合了蚂蚁算法与拟牛顿法各自的优点,计算速度快,效果良好.     

一种新的求解非线性方程组信赖域方法

用信赖域半径收敛到0的信赖域方法求解非线性方程组,同时应用基于函数值平均权重的非单调技术来减少算法的计算量.证明了算法的全局收敛性,并在弱于雅克比矩阵非奇异的局部误差界条件下,证明了算法的超线性收敛性.数值试验表明算法的有效性.     

基于图论的环状管网慢变流的计算研究

管网负荷变动的水力过程可以抽象成非恒定流中的慢变流进行研究,这是大量管网运行中的现实现象.对基于图论的环状管网慢变流模型进行分析,利用矩阵论导出了采用链支流量矩阵计算慢变流过程的解析表达式,并在此基础上得到了适于数值模拟的离散求解模型.通过实际算例计算了管段流量和节点水头等水力要素随时间的演化过程.慢变流理论不仅对分析管网系统的水力工况有很大作用,还由于其时间过程所包含的丰富信息使其在管网的水力摩阻识别及漏失故障诊断中具有重要意义.由于引入链支流量矩阵作为因变量,在很大程度上简化了定量计算,将会非常有利于对上述系统识别问题的搜索求解.     

Comparative study on identification methods of pipe roughness coefficients in water networks

In this paper,we improve object functions and constraint conditions of genetic algorithms (GAs) applied in PRCs identification of water networks.This identification method can increase calculation effi...     

考虑经验因素的暴雨频率曲线最优化拟合算法

暴雨频率曲线拟合是推求暴雨强度公式必不可少的步骤,考虑经验因素进行暴雨频率曲线拟合,提出将暴雨强度频率曲线拟合作为最优化问题,采用加权阻尼高斯牛顿迭代算法求解。与已有方法相比,提出引入权重系数以提高工程常用重现期段拟合精度,避免不同历时暴雨频率曲线相交;提出应用有限差分法简化雅克比矩阵计算,并在海塞矩阵对角添加阻尼系数改进迭代收敛。以云南省保山市隆阳区33 a实测降雨资料为例,证明了算法的可行性及实用性。     

基于D2D的C-V2V车载协作通信资源分配算法

针对基于设备到设备(device-to-device, D2D)的蜂窝网络下车载无线通信技术(cellular-vehicle to everything, C-V2X)中复用蜂窝用户资源带来的能效问题,提出了一种能效优化算法。通过新的功率控制方法最大化车载用户(vehicle user, V-UE)总能效,并利用能量收集技术提高V-UE能效。该算法采用拉格朗日乘数法减少约束条件数目,利用改进的Dinkelbach方法将原问题转换为等效减式优化问题,并求出V-UE功率控制范围。数值仿真结果表明,该算法能够在V-UE用户之间的不同距离内获得最优能效。     

基于Wavelet leader和优化的等距映射算法的回转支承自适应特征提取

为了解决回转支承振动信号微弱,特征信息不易提取的问题,提出基于Wavelet leader方法和经混合灰狼算法优化的等距映射算法（HGWO-ISOMAP）的多分形自适应特征提取方法. 利用Wavelet leader计算多分形特征,挖掘振动数据的几何结构信息,构造高维特征矩阵;通过HGWO优化后的ISOMAP算法对高维特征矩阵进行自适应特征筛选;将筛选后的特征矩阵输入到经遗传算法（GA）优化的最小二乘支持向量机（LSSVM）中进行故障状态识别. 为了验证所提方法的优越性,采用课题组自主研发的回转支承综合性能试验台对某型号回转支承进行全寿命实验. 结果表明,相比一般时域、时频域、频域特征提取方法,所提方法能提高识别精度,缩短计算时间,为回转支承特征提取提供新的有效途径.     

非稀疏多核组合的支持向量回归方法

为了改善支持向量回归机的性能,本文提出了一种利用多核学习解决回归问题的算法(NS-MKR),算法对基本核函数的组合系数施加了Lp范数的约束(p>1),以得到组合系数的非稀疏解,并采用了两步优化方法,首先求解基于加权组合核的标准支持向量回归问题,用于学习拉格朗日乘子,然后采用简单的计算,求得基本核函数的组合系数,这两个步骤交替进行,直到满足事先定义的收敛准则。在人工数据集和真实数据集上的实验表明,相对于传统的单核和稀疏多核支持向量回归方法,本文提出的算法有更好的泛化性能。     

供水管网水质模型校核面临的问题及对策

为解决大规模供水管网系统水质模型校核的难题,分析经验校核与自动校核所面临的问题,提出遗传算法并行化、实测确定模型初始参数、模型参数的有效分组等相应的对策.从而减少模型校核的变量,提高遗传算法运行效率,有效缩短模型自动校核的寻优时间.     

雨水管网管段流量调节池优化设计

雨水资源化是我国建立两型社会、缓解我国缺水现状所值得研究的一个重要方向,而在雨水管网中建立管段流量调节池是解决雨水利用、降低雨水管网造价必须解决的一个首要问题.通过对暴雨强度公式进行时程分配,并通过对地表产流、汇流以及雨水管网汇流的模拟演算,分析了雨水管网的流量过程,建立了雨水管网的流量过程线,并据此建立了雨水管网管段流量调节池的容积计算方法与优化思路,最终以雨水管网系统总造价为目标函数,对管段流量调节池的设置位置及容积计算进行了优化分析,给出了雨水管网管段流量调节池容积优化的计算过程与方法,并通过实例工程对其进行了验证,结果表明采用此方法设置管段流量调节池,经济效果明显.     

改进蚁群算法在并联六自由度平台优化设计中的应用

蚁群算法在解决组合优化问题上有着良好的适应性，但直接应用于求解连续优化问题难以获得理想的效果．通过对蚁群算法中的全局搜索、局部搜索以及信息素更新规则等环节进行有效的改进，构成了可用于连续优化问题求解的改进蚁群算法．将该算法应用于以灵巧度为目标函数的并联六自由度平台结构设计问题中，通过与采用基本蚁群算法得到的优化结果进行比较，证实了改进蚁群算法具有较好的全局优化能力和较快的收敛速度，可以有效求解并联六自由度平台结构设计这一类连续优化问题．     

求解FDP问题的演化算法

影片递送问题（简称FDP）是组合优化的一个新问题,它比旅行商问题（简称TSP）复杂得多。介绍了一种新的演化算法,这种算法首先将FDP问题转换成TSP问题,然后基于次序杂交算子（OX)和反转变异算子获得最佳解。该算法不仅易于实现,而且计算的结果精确、快速。