[发明专利]多级调速泵结构模型的配置方法

摘要

一种多级调速泵结构模型的配置方法，首先根据分离原理将多级调速泵结构模型转变为单位单纯形约束域连续规划(CNLP)主问题、整数非线性规划(INLP)子问题二级配置模型；依据抽象凸理论构建对应的松弛优化问题，通过不断收紧的下界逼近原问题的全局最优解；基于松弛优化问题局部最优解将可行域空间剖分成互不交叉的子区域，每一个子区域对应于松弛优化问题唯一的局优解；模拟梅毒感染检测方法确定松弛问题全局最优解对应子区域，并通过构建基于松弛问题最优解的支撑向量进一步对子区域进行剖分。本发明计算简单、优化速度快、提高优化效果。

主权项

1、一种基于单位单纯形可行域剖分的多级调速泵结构模型确定性配置方法，其特征在于：所述配置方法包括以下步骤：1)、将多级调速泵结构模型转变为单位单纯形约束域连续规划主问题、整数非线性规划子问题二级配置模型，其算式为(8)～(15)：单位单纯形约束域连续规划主问题：min f(x₁，x₂，…，x_n)＝f₁(x₁)+…+f_n(x_n)    (8)x∈S={x=Rn:xi≥0,Σi=1nxi=1}---(9)]]>整数非线性规划子问题：fi(xi)=minNPi,NSi,ωi(Ci+Ci′Pi)NPiNSi,i=1,2,...,n---(10)]]>Pi=(ωi/ωm,i)3g1(V·i,ωi)---(11)]]>Δpi=(ωi/ωm,i)3g2(V·i,ωi)---(12)]]>ω_i-ω_max，i≤0    (13)V·i=xiV·T/NPi---(14)]]>Δp_i＝Δp_T/NS_i    (15)其中，f(x₁，x₂，...，x_n)为目标函数，n为配置问题级数，x_i(i＝1，2，...，n)为第i级流量占总流量的比例，Rⁿ为n维实数域空间，S为单位单纯形可行域，N_Pi为第i级配置结构并联泵条数，N_Si为第i级配置结构串联泵台数；C_i为第i种调速泵的投资费用，C′_i为电价，P_i为第i种调速泵的单台能耗，为第i级调速泵单台流量，ω_i为第i级调速泵转速，ω_max，i为第i级调速泵最大转速，ω_m，i为第i级调速泵额定转速，Δp_i为第i级调速泵单台压降，为指定的总流量，Δp_T为总压降；2)、参数初始化，具体有：2.1)设置计数变量K＝n；2.2)计算单位单纯形可行域S顶点处f(x)的目标函数值f(x¹)，f(x²)...，f(xⁿ)；其中xⁱ，i＝1，2，...，n表示可行域空间第j个点；2.3)计算n个支撑向量li=(x1i/f(xi),x2i/f(xi),...,xni/f(xi)),]]>i＝1，2，...，n；2.4)在计算机RAM中分配支撑向量集Λ^K存储空间，并初始化化Λ^K＝{l¹，l²，...，l^K}，包含K个支撑向量；2.5)在计算机RAM中分配剖分子区域L存储空间，并初始化L＝{l¹，l²，...，lⁿ}，其中L={lk1,lk2,...,lkn}]]>排列应该保证∀i,j∈I={1,2,...,n},i≠j:liki>likj;]]>2.6)在计算机RAM中分配当前剖分子区域集合V^K存储空间，并初始化V^K＝{L}，V^K对应于整个可行域空间S，即V^K＝S；2.7)在内存RAM空间构建n叉树T^K，并初始化T^K＝V^K，T^K保存所有曾经剖分过的子区域；即S<T^K≤(K-n+1)S；3)、存数组V^K，采用快速排序法将V^K由小到大排序，设置当前L＝min(V^K)；4)、读取数组L元素，并按照算式(16)和(17)计算对应剖分区域的松弛问题全局最优解x(L)和全局最优值d(L)：x‾i(L)=likil1k1+l2k2+...+lnkni=1,2,...,n---(16)]]>d(L)=1l1k1+l2k2+...+lnkn---(17)]]>5)、根据算式(10)计算f(x(L))；并读取内存中变量K，执行自增1操作；6)、按照算式(18)计算支撑向量l^KlK=(x‾1(L)f(x‾(L)),x‾2(L)f(x‾(L)),...,x‾n(L)f(x‾(L)))---(18)]]>7)、数组Λ动态分配能够容纳支撑向量l^K的空间，并将之追加到数组Λ，即执行Λ＝Λ∪l^K操作；8)、第K-n次可行域剖分，具体有：8.1)设置v＝l^K，测试n叉树T^K的叶节点L是否满足存在i∈{1，2，...，n}，使得liki≤νi]]>；8.2)采用深度优先法遍历n叉树T^K，如果L满足条件，则截去着一枝；搜索同层其他节点是否满足测试条件；8.3)如果L不满足测试条件，采用深度优先法遍历以此节点为根的子树，直至确定一个不满足测试条件的叶节点L；8.4)给L增加n个子节点，每一个子节点是L的拷贝，同时用l^K取代第i个子节点的第i个支撑向量；8.5)对每一个子节点判断条件：∀i,j∈I={1,2,...,n},i≠j:liki>likj;]]>如不满足则删除该子节点；8.6)更新V^K，对应当前剖分子区域集合；9)、如果K<K_max或上界与下界之差大于指定容忍误差ε时，转至步骤3)，否则，输出多级调速泵结构模型配置结果。