基于多头绒泡菌仿生算法的城市燃气管网自动优化方法

摘要

本发明公开了一种基于多头绒泡菌仿生算法的城市燃气管网自动优化方法，将多头绒泡菌的觅食行为启发用于解决城市燃气管网系统的优化设计，求解燃气管网的多目标组合优化问题，得到在健壮性、传输能力和传输效率方面组合最优的燃气管网解决方案。利用多头绒泡菌网络管道与流量之间的正反馈特性，用于城市燃气管网的整体优化。以用户为管网节点对象，采用多头绒泡菌仿生算法遍历所有节点和管段。当城市燃气管网的某管段出现流量拥塞时，利用多头绒泡菌仿生算法自适应性能重新找到一条最优路径代替拥塞路径。经过较小时间复杂度的启发式计算就可以解决整个管网系统的优化设计问题，可最大限度地优化和降低工程投资，提高工程设计的效率和可靠性。

主权项

1.一种基于多头绒泡菌仿生算法的城市燃气管网自动优化方法，其特征在于，包括以下步骤：101、统计待优化燃气管网中的节点，其中节点包括气源节点和用户节点，并将待优化的燃气管网气源节点和用户节点作为多头绒泡菌网络中的食物源，将燃气管网中的管段作为多头绒泡菌网络中的管道，燃气管网中管段内的气体作为管道中的原生质，并将待优化的燃气管网所有节点的坐标作为输入；102、系统初始化通过步骤101中待优化的燃气管网的节点坐标建立待优化节点的位置系统图，并建立每个节点与系统图中其余节点之间的连接全图，节点与节点之间为管段，设燃气管网所有节点的初始传导性均为1，燃气管网起始节点的压力为0，设起始节点为i，燃气管网起始节点i流过的气体总流量为I₀；103、采用多头绒泡菌仿生算法遍历步骤102中的起始节点i的坐标和节点j的坐标，计算出起始节点i和节点j之间管段的长度L_i,j，管段的传导性计算公式为其中r_i,j表示节点i，j之间管路的管径，ξ表示标准状态下燃气的相对密度,并根据总流量与节点j压力之间的公式计算出各节点压力值p_j，公式如下：其中D_ij表示节点i，j之间管段的传导性,L_i,j表示节点i，j之间管段长度；104、根据步骤103中计算得出的节点j的节点压力值p_j，根据流量公式求得当前管道的流量Q_ij；若所有管道当前时刻管道流量与上一个时刻管道流量之差等于β时，则认为网络已处于平衡状态，跳转至步骤107；否则跳转至步骤105;105、根据传导性变化率公式计算出下一时刻管段的传导性D_ij′，其中a为传导性的衰减系数，为一定值；106、当管段ij的传导性D_ij′<ε时，ε为传导性门限值，则删掉该管段，跳转至步骤103；107、当当前时刻管道流量与上一个时刻管道流量之差等于β时或遍历次数=M时，则结束，得出优化后起始节点到目的节点的管段路径。