مقایسه نتایج بکارگیری الگوریتم‌های PSO، GA و SA در بهینه‌سازی سیستم‌های تک‌مخزنه (مطالعه‌موردی: سدشهرچای، ارومیه)

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

چکیده

با توجه به لزوم استفاده بهینه از منابع آب و وجود روش‌های مختلف بهینه سازی، در این تحقیق سه نوع الگوریتم فراکاوشی از جمله الگوریتم مجموعه ذرات، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم آنیلینگ به‌منظور استخراج منحنی‌های فرمان بهره‌برداری مخزن سد شهرچای به کار گرفته شدند. بهینه سازی مخزن برای آورد 5 ساله رودخانه شهرچای و با هدف تامین نیاز پایین دست از جمله نیاز شرب، کشاورزی و زیست محیطی انجام گرفت. همچنین به منظور تعیین میزان وابستگی رها سازی به عوامل مختلف از جمله حجم ذخیره و دبی رودخانه، روابط بین متغیرها به‌صورت یک رابطه غیر خطی درجه 2 درنظر گرفته شد و بر اساس این رابطه پارامترهای مختلف الگوریتم‌های معرفی شده طوری تعیین گردیدند تا مقدار مینیمم تابع هدف را نتیجه دهند. پارامترهای بهینه برای هر کدام از الگوریتم‌ها از طریق 10 بار اجرای برنامه (به دلیل وجود متغیرهای تصادفی در هر یک از الگوریتم ها) به‌دست آمد و مقایسه نتایج منتهی به تعیین بهترین روش برای حل مسئله گردید. طبق نتایج به‌دست آمده، الگوریتم بهینه سازی مجموعه ذرات به‌صورت موثرتری نسبت به سایر روش‌ها در حل مسئله مخزن سد شهرچای عمل نمود و منحنی‌های فرمان رهاسازی و حجم ذخیره برای سد شهرچای با استفاده از این روش استخراج گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Results Comparison of Employing PSO, GA and SA Algorithms in Optimizing Reservoir Operation (Case Study: Shaharchai Dam, Urmia, Iran)

نویسندگان [English]

  • H. Rezaei
  • J. Behmanesh
  • S. Besharat
چکیده [English]

With respect to necessity of the optimum use of water resources and existence of many various optimization methods, in this study 3 kinds of heuristic algorithms have been used including Particle Swarm Optimization, Genetic Algorithm and Simulated Annealing to optimize the operation of Shaharchai dam reservoir as an application. The optimization was carried out considering the probability of inflow for a period of 5 years. In order to obtain the best operation of reservoir, monthly release was defined as a second order polynomial according to storage volume and inflow, and different parameters of these algorithms have beenadjusted to minimize the objective function in which supplying the required demand of downstream was defined as the target. The best state of each algorithm is selected through 10 times running of programs (due to intrinsic random behavior of algorithms) and the results comparison leads to realization of which method can perform the best. According to the results, Particle Swarm Optimization method operates more effectively and produces the best results in solving reservoir operation problems. So as an application, control curves of release and storage volume have been extracted for Shaharchai dam reservoir using this method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic algorithm
  • Optimization
  • Particle swarm optimization
  • Rule curve
  • Simulated Annealing