الگوریتم دسته ذرات اصلاح شده ترکیبی برای تنظیم ضرایب شبکه های توزیع آب

با توجه به وسعت و پیچیدگی شبکه های توزیع آب، برای پایش عملکرد آنها در مرحله بهره برداری، نیاز به مدل سازی کامپیوتری است. از موضوعات بسیار مهم در مدل های کامپیوتری، تطبیق نتایج حاصل از مدل با واقعیت است که لازم است با تنظیم دقیق ضرایب مدل انجام شود. یافتن یک روش مناسب برای تنظیم ضرایب مدل یکی از چالش های اصلی در مدل سازی کامپیوتری است. در این پژوهش، با اصلاح رابطه سرعت حرکت دسته ذرات و ترکیب آن با عملگر جهش، یک مدل دسته ذرات اصلاح شده با عملگر جهش برای تنظیم ضرایب شبکه های توزیع آب ارائه شد. با تعریف ضرایب مدل ها، چهار مدل شامل مدل بهینه سازی دسته ذرات استاندارد، مدل بهینه سازی دسته ذرات استاندارد اصلاح شده، مدل بهینه سازی دسته ذرات استاندارد با عملگر جهش و مدل بهینه سازی دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش ساخته شد. برای صحت سنجی معادله اصلاح شده از تابع محک ریاضی راسترین، برای صحت سنجی مدل ها از شبکه دوحلقه ای و برای بررسی تفضیلی آنها از شبکه چهار حلقه ای و شبکه واقعی استفاده شد. بهینه سازی در محیط MATLAB و با تلفیق الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات و نرم افزار EPANET انجام شد. مقایسه نتایج مدل دسته ذرات استاندارد با مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده برای تابع محک ریاضی راسترین نشان می دهد که اصلاح معادله سرعت حرکت دسته ذرات، قابلیت مدل در تعیین جواب واقعی را افزایش و هزینه محاسبات را کاهش می دهد. مقایسه نتایج مدل ها برای شبکه دو حلقه ای و چهارحلقه ای نشان می دهد که مدل دسته ذرات اصلاح شده با عملگر جهش به ترتیب با 7/96 و 95 درصد احتمال پیدا کردن جواب بهینه، بهترین عملکرد را در بین مدل های موجود بر اساس این شاخص دارد. همچنین مدل دسته ذرات اصلاح شده برای هر دو شبکه نمونه دوحلقه ای و چهار حلقه ای در کمترین زمان جواب بهینه را پیدا کرده است و بهترین مدل بر اساس این شاخص در بین مدل های موجود است. مقایسه نتایج مدل ها در شبکه توزیع آب اهر نشان می دهد مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش با داشتن کمترین مقدار حداقل و متوسط خطای داده های ساخت، بهترین عملکرد را در بین مدل های دسته ذرات دارد. به طورکلی، اصلاح معادله سرعت حرکت دسته ذرات در قالب مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده و همچنین اصلاح معادله دسته ذرات و تلفیق آن با عملگر جهش در قالب مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش، توانمندی بیشتری را برای تنظیم ضرایب شبکه توزیع آب به وجود می آورد.