遗传算法在浩辰ICAD暖通设计软件中的应用

作者：浩辰软件暖通工程师 李振华

欢迎访问e展厅 展厅 4 EDA/专用CAD软件展厅 EDA, 电气CAD软件, ... 随着新技术、新理念的发展，CAD平台软件的设计理念不断成熟。特别是在大计算量中，采用遗传算法也是大势所趋。目前国内厂商浩辰已经在其ICAD的协同设计平台中引入了遗传算法的技术理念。 国内CAD领导厂商——浩辰软件认为先进的遗传算法（GA）, 能够在有限时间内得到符合工程要求的结果。这种协同设计理念，不仅可以实现实时的设计协同，同时利用浩辰ICAD平台还能将在平台内部集成计算节点，在未来的使用中，可以发动局域网内其他计算机参与计算，提升设计效率。 GA是一种随机搜索方法，它的产生受到了自然界生物进化现象的启发，最初是对自然进化过程的一个简单的模拟。遗传算法以自然选择和遗传理论为基础，将生物过程中适者生存规则与群体内部染色体的随机信息交换机组相结合的搜索算法。选择、交叉和变异是遗传算法的三个主要操作算子。 采暖系统的水平串联水力计算是个最优化问题，传统的不等温降法需要进行繁琐的流量、压降和管径调整，特别是环路管径的调整，为其温降限制在某个范围内，必须将温降过大的环路加大管径；温降过小的环路减小管径。如何在有限数的环路管径调整中满足约束要求，是最优化的关键。ICAD暖通设计软件中，采用遗传算法，把解空间的数据表示成遗传空间的基因型串数据结构，如对于10层楼的水平环路系统，用20位二进制串编码，如环路要求管道管径可选择DN15，DN20，DN25和DN32四种，编码表示用00表示DN15，01表示DN20，11表示DN25，10表示DN32。群体规模的大小影响到算法的性能和执行效率，群体规模小，群体中个体的多样性低，算法容易陷入局部解，相反，大的群体规模会导致收敛速度过慢，根据实际情况，软件采用设置300个并行染色体串，设置杂交概率，变异概率和最大进化代数，将染色体串解释为管径序列，计算分析当前管径组合下温降是否满足要求，当某一染色体对应的系统适应性好，温降满足最接近条件，则为相对最优解。 遗传具有的并行性，更加适合大规模的管径优化计算。实际证明采用遗传算法对水平串联环路进行管径寻优计算，更容易找到最优解。所计算出环路不平衡率指标均满足设计中小于5%的要求。 通过遗传算法，浩辰ICAD平台在暖通计算方面走在了国内的前列，无论是在计算的准确性和优化性都有了长足的发展。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/14/2006)