توسعه و کاربرد الگوریتم ترکیبیNLP-GA در طراحی و بهره‌برداری بهینه از ایستگاه‌های پمپاژ

Abstract

پمپها از جمله اولین وسایلی هستند که بشر برای بهره‌گیری هر چه بهتر از منابع آب آنها را اختراع کرده است. مسئله طراحی و بهره‌برداری بهینه از ایستگاه‌های پمپاژ اغلب از نوع مدل‌های غیر‌خطی آمیخته با اعداد صحیح بوده و استفاده از روش‌های بهینه‌سازی بر مبنای مشتقات و گرادیانهای توابع موجود در حل اینگونه مسائل کارائی مطلوبی ندارد. جهت حل پیچیدگی‌های موجود در این‌گونه مسائل، الگوریتم‌های تکاملی از قبیل الگوریتم ژنتیک (GA) در بسیاری از مقوله‌های علمی و از جمله مسائل طراحی و بهره‌برداری از ایستگاه‌های پمپاژ به عنوان ابزارهای جستجو و بهینه‌سازی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اما این روش‌ها در کنار تمام قابلیت‌هایی که دارا می‌باشند، در یافتن جواب در مدل‌های بزرگ مقیاس زمان طولانی‌ای را صرف کرده و در نهایت جواب‌های نزدیک به بهینه سراسری را نتیجه می‌دهند. در این تحقیق سعی بر آنست که با ترکیب دو روش برنامه‌ریزی غیرخطی (NLP) و GA و ابداع یک الگوریتم ترکیبی جدید، پس از بررسی یک مسئله ریاضی ایستگاه پمپاژ به گونه‌ای طراحی ‌و بهره‌برداری شود که مؤلفه‌های مختلف سامانه بهینه‌سازی و به‌گزینی شوند. در نهایت نتایج این الگوریتم با نتایج الگوریتمهای بهینه‌سازی جفت گیری زنبور عسل (HBMO)، GA و همچنین نتایج روش‌های NLP و روش مضارب لاگرانژ (LM) مقایسه شده است. نتایج کاربرد این الگوریتم تلفیقی نشان می‌دهد که الگوریتم ترکیبی به لحاظ کیفیت جوابهای حاصل و تعداد دفعات ارزیابی تابع هدف و همگرایی به پاسخ بهینه (زمان اجرا)، عملکرد بهتری نسبت به هر یک از روشهای ذکر شده داشته است.