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《基于無私合作博弈模型的拱壩體型多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、水利學(xué)報年月第卷第期文章編號基于無私合作博弈模型的拱壩體型多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計謝能剛孫林松包家漢方浩安徽工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院安徽馬鞍山揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院江蘇揚(yáng)州摘要以壩體體積最大主拉應(yīng)力和整體應(yīng)變能作為目標(biāo)函數(shù)建立拱壩體形多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計模型提出基于無私合作博弈模型的多目標(biāo)求解方法將個設(shè)計目標(biāo)視為個博弈方通過計算設(shè)計變量對目標(biāo)函數(shù)的影響因子和模糊聚類將設(shè)計變量分解為各博弈方擁有的策略空間采用合作約束力協(xié)議建立博弈得益函數(shù)與目標(biāo)函數(shù)之間的映射關(guān)系各博弈方分別以自身博弈得益函數(shù)為目標(biāo)在各自的策略空間中進(jìn)行單目標(biāo)
2、優(yōu)化獲得本博弈方對其余博弈方的最佳對策所有博弈方的最佳對策形成一輪博弈的策略組合并根據(jù)收斂判別通過多輪博弈獲得最終的博弈解以白鶴灘拱壩為例設(shè)計結(jié)果顯示體積方量減少了萬最大主拉應(yīng)力降低了應(yīng)變能下降了體現(xiàn)了無私合作博弈解法的有效性關(guān)鍵詞拱壩體型設(shè)計多目標(biāo)合作博弈中圖分類號文獻(xiàn)標(biāo)識碼自世紀(jì)年代初我國開始進(jìn)行拱壩體型優(yōu)化設(shè)計以來拱壩體形優(yōu)化設(shè)計研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展研究工作也逐步從單目標(biāo)優(yōu)化向多目標(biāo)優(yōu)化過渡厲易生建立了兼顧壩的安全性與經(jīng)濟(jì)性的雙目標(biāo)優(yōu)化模型提出了基于有效點(diǎn)集的允許應(yīng)力專題研究專家評審和圖解法等種實(shí)
3、用解法孫文俊等采用線性加權(quán)的統(tǒng)一目標(biāo)法尋求非劣解提出根據(jù)模糊貼近度從非劣解中確定最優(yōu)解汪樹玉等討論了拱壩多目標(biāo)優(yōu)化問題的柔性建模方法并用理想點(diǎn)法求解謝能剛建立了靜動力荷載作用下拱壩體形多目標(biāo)優(yōu)化模型并提出模糊評價函數(shù)解法目前根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計問題與經(jīng)濟(jì)學(xué)中博弈問題之間的相似性王江峰等在氣動外形的遺傳優(yōu)化設(shè)計中采用了博弈算法嚴(yán)平等提出一種基于均衡和進(jìn)化計算的多無人飛行器協(xié)調(diào)航跡規(guī)劃算法謝能剛等基于均衡模型和寡頭博弈模型建立了多目標(biāo)博弈設(shè)計的技術(shù)路線和關(guān)鍵指標(biāo)并在重力壩拱壩拱圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)償滑輪組變幅機(jī)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化
4、設(shè)計中成功應(yīng)用但以上文獻(xiàn)主要采用了非合作博弈理論非合作博弈理論提倡各博弈方通過理性競爭方式實(shí)現(xiàn)各自目標(biāo)利益并最終達(dá)成利益均衡而合作博弈理論提倡在競爭中開展合作在實(shí)現(xiàn)多個目標(biāo)的整體得益上更具有優(yōu)勢本文提出一種基于合作博弈理論的無私合作博弈模型對拱壩體型多目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行求解并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行討論拱壩體型多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型一般描述拱壩體型多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計是在類型材料布局已定的條件下對拱壩幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計本文以描述拱壩形狀的幾何特征量作為設(shè)計變量采用表征拱壩經(jīng)濟(jì)性和安全性的指標(biāo)作為多目標(biāo)函數(shù)約束條件包括幾何
5、約束應(yīng)力約束穩(wěn)定約束以及體積約束等拱壩體型多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計模收稿日期基金項(xiàng)目國家自然科學(xué)基金資勘項(xiàng)目教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目安徽省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目作者簡介謝能剛男安徽當(dāng)涂人博士教授主要從事結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代設(shè)計理論及方法研究型為求設(shè)計變量使目標(biāo)函數(shù)并滿足以下約束條件體積約束拱壩體積不超過容許值拱圈厚度不超過容許值幾何約束上游倒懸度不超過容許值下游倒懸度不超過容許值最大主拉應(yīng)力不超過容許值應(yīng)力約束最大主壓應(yīng)力不超過容許值穩(wěn)定約束最大中心角不超過容許值目標(biāo)函數(shù)在本文的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計中個目標(biāo)函數(shù)如下采用壩體體積作為經(jīng)
6、濟(jì)目標(biāo)采用壩體最大主拉應(yīng)力作為拱壩局部區(qū)域的安全目標(biāo)采用壩體結(jié)構(gòu)的應(yīng)變能作為拱壩整體安全目標(biāo)式中為壩體整體結(jié)點(diǎn)位移列陣為整體勁度矩陣基于無私合作博弈模型的多目標(biāo)求解方法博弈描述根據(jù)博弈理論用表示一個博弈如有個博弈方每個博弈方的全部可選策略的集合稱為策略空間分別用表示表示博弈方的第個策略博弈方的得益用表示是各博弈方策略的多元函數(shù)個博弈方的博弈寫成用博弈理論求解多目標(biāo)問題首先需將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為博弈問題多目標(biāo)問題的博弈描述為個設(shè)計目標(biāo)可視為個博弈方將設(shè)計變量集合分解為各博弈方擁有的策略空間并滿足個目標(biāo)函數(shù)的響應(yīng)
7、值通過一定的方式構(gòu)造為相應(yīng)博弈方的得益多目標(biāo)問題中約束條件可視為博弈中關(guān)于可選策略的約束條件這樣對多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解轉(zhuǎn)化為對博弈問題的求解均衡解定義對于博弈問題如果由各個博弈方的各一個策略組成的某個策略組合中任一博弈方的策略都是對其余博弈方策略組合的最佳對策即對任意都成立則稱為博弈的一個均衡解博弈方策略空間的計算將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為博弈問題的關(guān)鍵技術(shù)在于將設(shè)計變量集合分解為各博弈方擁有的策略空間本文通過計算設(shè)計變量對博弈方得益的影響因子指標(biāo)并對該指標(biāo)進(jìn)行模糊聚類得到隸屬于各博弈方的策略空間計算步驟如下分別對
8、個目標(biāo)進(jìn)行單目標(biāo)優(yōu)化得到優(yōu)化解其中對任意設(shè)計變量在其可行空間中按步長等分為段則設(shè)計變量對第個博弈方的影響因子為令分類樣品為的意義是任意第個設(shè)計變量對所有個目標(biāo)的影響因子集合分類樣品全體為對其進(jìn)行模糊聚類將設(shè)計變量集合分類為各博弈方的策略空間拱壩多目標(biāo)優(yōu)化模型的博弈求解步驟求解步驟如下計算各個設(shè)計變量對個目標(biāo)函數(shù)的影響因子指標(biāo)并進(jìn)行模糊聚類將設(shè)計變量集合分解為個博弈方擁有的策略空間在策略空間中隨機(jī)生成初始可行策略形
