افزایش سرعت همگرایی در بهینه سازی شبکه‌های توزیع آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک با آشفتگی سریع

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

علیرضا مقدم

امین علیزاده

علی نقی ضیائی

علیرضا فریدحسینی

دانیال فلاح هروی

https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.35734

چکیده

الگوریتم ژنتیک به عنوان یکی از مهم ترین الگوریتم های تکاملی نقش بسیار موفقی در بهینه سازی شبکه های توزیع آب داشته است. این الگوریتم همواره دستخوش تغییرات و اصلاحات زیادی بوده و نسخه های بهبود یافته و متفاوتی از این الگوریتم منتشر شده است. یکی از انواع الگوریتم های ژنتیک، الگوریتم ژنتیک با آشفتگی سریع (FMGA) است که ضمن بررسی کروموزوم هایی که از لحاظ رشته‌های ژنی با هم برابر نیستند، این توانایی را دارد تا با کاهش طول کروموزم ها و حذف ژن های نامطلوب، سرعت همگرایی را در حل مسائل بهینه سازی افزایش دهد. در این مقاله به منظور بررسی قابلیت الگوریتم FMGA در حل مسائل بهینه سازی شبکه‌های توزیع آب، پس از آنالیز حساسیت و تعیین بهترین مقادیر پارامترهای این الگوریتم دو شبکه مرجع دو حلقه ای و هانوی و یک شبکه واقعی شهر جنگل مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت و نتایج با پژوهش های قبلی مقایسه شد. با بهینه سازی شبکه دوحلقه ای، حداقل هزینه این شبکه در 2880 بارارزیابی تابع هدف بدست آمد که نسبت به نتایج پژوهش های قبلی بهبود قابل توجهی داشته است. در شبکه هانوی نیز حداقل هزینه106×045/6 دلار بدست آمد که کمتر از حداقل هزینه ای است که تاکنون در نتایج دیگر محققین ارائه شده است. پس از اثبات کارایی این الگوریتم در انتها عملکرد آن را در طراحی شبکه واقعی شهر جنگل با توجه به افزایش وسعت شبکه و قیود طراحی نشان داده شد.

کلیدواژه‌ها

FMGA

بهینه سازی

شبکه‌های توزیع آب

آنالیز حساسیت

تعداد ارزیابی تابع هدف

20.1001.1.20084757.1393.28.1.3.9

---

عنوان مقاله English

Convergence Rate Improvement in Water Distribution Network Optimization Using Fast Messy Genetic Algorithm (FMGA)

نویسندگان English

A. Moghaddam

A. Alizadeh

Alinaghi Ziaei

A. Farid Hosseini

D. Fallah Heravi

چکیده English

Genetic Algorithm as a one of the main evolutionary algorithms has had a most successful role in the water distribution network optimization.This algorithmhas been undergoing many reforms and improved versions are published. A type of genetic algorithms is Fast Messy Genetic Algorithm (FMGA), that has the ability to increase the convergence rate in solving optimization problems with reducing the length of chromosomes and removing the inefficient genes, meanwhile studying the chromosomes which are not equal in terms of gene strings.In this paper, for evaluation of the FMGA performance in solving water distribution network optimization problems, after the sensitivity analysis and determining the best values of these parameters, two benchmark networks and a real network are analyzed, which are named Two-loop network, the Hanoi network and Jangal City network, respectively, and the results were compared with previous researches. Least-cost in two loop network was estimated after 2880 number of function evaluations that had significant improvements compared to the results of previous researches. In Hanoi network, the minimum cost obtained equal to 6.045×106 $ that is less than other researchers results are issued so far. After proving the efficiency of algorithm, its performance was shown in design of real Jangal city network according to increasing network size and design constraints.

کلیدواژه‌ها English

FMGA

Optimization

Water distribution network

sensitivity analysis

Number of function evaluation