基于免疫遗传算法的特高压输电塔优化研究

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当前,特高压输电塔工程规模逐渐趋于大型化,结构形式复杂多变,输电塔的工程造价指标也随之提高。在结构设计中,不仅要保证结构体系的安全性,还需要考虑工程结构的经济性。如何处理特高压输电塔“建设经济性”与“运行安全性”的关系,已成为特高压输电塔建设的重要内容。  本文以“汉江大跨越输电工程”为背景,对特高压输电塔进行建模仿真,采用免疫遗传算法,对输电塔结构的构件进行了截面尺寸优化,对结构的几何形状以及输电塔的拓扑构型进行了优化研究,大幅度减少了用钢量,提高了工程的经济性。  在进行输电塔的优化研究之前,首先结合结构优化的基本原理和方法,对一简单桁架结构进行优化研究。主要采用MATLAB语言自行编制程序,建立桁架结构模型,在明确了结构优化的目标后,应用免疫遗传算法,实现桁架结构中杆件截面尺寸的优化。该部分的作用在于保证免疫遗传算法适用于桁架结构的优化。  然后,分别采用ANSYS有限元分析程序和MATLAB自行编制的程序,对特高压输电塔进行建模并进行有限元分析,确保所建输电塔模型的正确性。接着应用免疫遗传算法,编制优化程序,实现输电塔结构的优化。即:选择合适的杆件截面尺寸,实现输电塔截面尺寸的优化;选择合适的端节点位置,实现输电塔几何形状的优化;选择合适的塔身节点位置,并与拓扑优化理论相结合,自动选择输电塔横撑和斜撑的数量,实现输电塔拓扑构型的优化。  最后,将免疫遗传算法实现的输电塔的截面尺寸、几何形状及拓扑构型的优化结果,与标准遗传算法的优化结果进行比较分析。通过两种算法的对比计算,说明免疫遗传算法能够实现输电塔结构的优化,并且免疫遗传算法的优化效果较标准遗传算法的优化效果好。
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