[發明專利]一種基于遺傳算法的矩形渠道斷面參數優化計算方法

在審

• 申請號: 202110999496.8
• 申請日: 2021-08-29
• 公開（公告）號: CN113673170A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 馮志淵;胡宇祥;王文豪
• 申請（專利權）人: 吉林農業科技學院
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/23;G06N3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于遺傳算法的矩形渠道斷面參數優化計算方法，其特征在于：該計算方法包括以下步驟：

步驟一：MATLAB遺傳算法工具箱中設定遺傳算法主要參數；

步驟二：MATLAB遺傳算法生成設計變量，渠道底寬、混凝土襯砌厚度，傳遞數據給COMSOL；

步驟三：COMSOL軟件建立參數化灌溉渠道斷面模型，進行仿真計算，將混凝土襯砌穩定計算結果傳回MATLAB；

步驟四：MATLAB中分析混凝土襯砌穩定計算結果是否滿足要求；

步驟五：MATLAB中計算目標函數；

步驟六：MATLAB中進行選擇、交叉、變異操作，生成下一代種群。

2.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的矩形渠道斷面參數優化計算方法，其特征在于：所述步驟一的具體方法為：調用MATLAB軟件遺傳算法工具箱，設定遺傳算法主要參數：初始種群規模為100，遺傳終止代數MAXGEN=100；選擇算子采用錦標賽方式，選擇概率為4；交叉算子采用中間交叉算子，交叉概率為1，變異算子采用均一變異，變異概率為1。

3.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的矩形渠道斷面參數優化計算方法，其特征在于：所述步驟二的具體方法為：在MATLAB中運行遺傳算法，初始化種群，將渠道底寬、設計水深、混凝土襯砌厚度作為設計變量，MATLAB利用COMSOL Multiphysics with MATLAB數據接口，傳遞初始條件、設計變量給COMSOL進行建模。

4.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的矩形渠道斷面參數優化計算方法，其特征在于：所述步驟三的具體方法為：在COMSOL軟件中，建立矩形灌溉渠道矩形斷面參數化模型，根據MATLAB傳遞過來的數據，生成幾何圖形，建立網格，設置邊界條件，完成仿真計算后，再通過COMSOL Multiphysics with MATLAB數據接口將混凝土襯砌穩定計算結果傳回MATLAB。

5.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的矩形渠道斷面參數優化計算方法，其特征在于：所述步驟四的具體方法為：在MATLAB中分析混凝土襯砌穩定計算結果，不滿足要求進入步驟六，滿足要求則進入步驟五計算目標函數f，目標函數如式（1）所示，

（1）

式中：B為渠道底寬；Q_d與Q分別為渠道的設計流量與計算流量，m³/s；

其中：計算流量Q計算由式（2）所示，

（2）

式中：Q為計算流量 ，（m³/s）；A為渠道過水斷面面積，（m²）；C為謝才系數，（m^0.5/s）；R水力半徑，（m）；i為渠道縱斷面比降。

6.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的矩形渠道斷面參數優化計算方法，其特征在于：所述步驟六的具體方法為：在MATLAB中進行選擇、交叉、變異操作，生成下一代種群，轉跳步驟三，進行下一代計算過程，當遺傳終止代數達到預設的代數時，計算結束。