[发明专利]一种多目标水肥一体化系统轮灌组划分方法

摘要

本发明涉及一种多目标水肥一体化系统轮灌组划分方法，包括以下步骤：步骤1：建立多目标水肥一体化轮灌组数学模型；步骤2：对所有的轮灌支管进行分配，求解所述步骤1中建立的数学模型的多目标优化的Pareto最优解集，即求得各种扬程和流量均衡的组合，为选择适应于不同实际情况的设计方案提供最优解集。本发明的有益效果是：采用基于Pareto最优和随机赌轮盘方法相结合的方式，求解多目标水肥一体化轮灌组划分问题，为适应不同的设计实际需求，缩短灌溉组设计时间，提高水肥一体化管网设计效率。

主权项

1.一种多目标水肥一体化系统轮灌组划分方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立多目标水肥一体化轮灌组数学模型，基于以下公式：min F(x)＝(f1(x)，f2(x))其中，N为待划分轮灌支管的根数，M为轮灌组数；Xij表示第i根支管在第j个轮灌组中的开闭状态，当Xij＝1时，表示第i根支管在第j个轮灌组中为打开状态，当Xij＝0时，表示第i根支管在第j个轮灌组中为关闭状态；hi和qi分别为第i根支管进口的进口需求压力和进口需求流量；Hj和Qj分别为第j个轮灌组的扬程和流量；μH和μQ分别为各轮灌组扬程和流量的平均值；σH和σQ分别为各轮灌组扬程和流量的标准差；步骤2：对所有的轮灌支管进行分配，求解所述步骤1中建立的数学模型的多目标优化的Pareto最优解集，即求得各种扬程和流量均衡的组合，为选择适应于不同实际情况的设计方案提供最优解集，具体是采用文化算法和多目标分布估计算法相结合的方式，具体包括：步骤2.1：将所有轮灌支管的开关状态进行初始化，构造群体中的个体；随机选择每一行中的一个变量设置为1，其他设置为0，表示第一个只管分配给该轮灌组；步骤2.2：计算每个个体每组轮灌组的水头和流量，计算整个系统的平均流量、平均水头、流量标准差、水头标准差；步骤2.3：计算每个个体目标函数f1(x),f2(x)的函数值；步骤2.4：根据Pareto最优的定义，分析当前群体和上一代Pareto最优解集中的所有个体，找出合并集合的Pareto最优解；步骤2.5：通过分析Pareto最优解集中的解，计算个支管概率矩阵PNM为在Pareto最优解集的所有个体中第N个支管在第M个轮灌组中出线的次数，如果一次都没有出现则PNM设置为1；步骤2.6：采用赌轮盘方法生成新的个体，即按概率矩阵设置每一行中的一个变量为1；步骤2.7：判断程序是否结束，否则跳转到步骤2.2。