Application of the Genetic Algorithm for Optimizing the Room Temperature Regime through Balancing Valves of Risers

Authors

  • A. P. Shuravin Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia
  • S. V. Vologdin Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2018-2-113-120

Keywords:

artificial intelligence, optimization methods, genetic algorithm, coordinate search method, thermohydraulic calculation

Abstract

The paper proves the relevance of the research of optimization algorithms for both the field of science on artificial intelligence and for solving various applied problems. The necessity of solving optimization problems of thermohydraulic buildings regimes is explained. The air temperature in the heated rooms depends on many factors, in particular on the parameters of the enclosing structures, the parameters of the coolant, the environment, and also the resistance of the balancing valves of the risers. The necessity of regulation of the hydraulic resistance of the nodes of a multi-circuit building heating system with the help of adjusting valves for eliminating the temperature imbalance of the building premises is substantiated. The paper presents a mathematical formulation of the optimization problem, as well as two methods for solving the problem posed: the coordinate search method and the genetic algorithm. A block diagram of the genetic algorithm, the probability formula for crossing, and the selection rules are given. The experimental results for these optimization methods are presented, including the graphs of the change of the objective function by iteration, the comparative table, the explanation of the results. Finally, the conclusion is drawn that the genetic algorithm shows better optimization results than the method of coordinate-wise search, but has a large computational cost. A hypothesis is proposed for further investigation.

Author Biographies

A. P. Shuravin, Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia

Post-graduate

S. V. Vologdin, Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia

DSc in Engineering, Associate Professor

References

Вологдин С. В., Якимович Б. А. Методы и алгоритмы повышения энергоэффективности многоуровневой системы централизованного теплоснабжения. Ижевск : Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2015. 264 с.

Умный город. [Электронный ресурс]. URL: http://city-smart.ru (дата обращения: 23.02.2018).

Сеннова Е. В., Сидлер В. Н. Математическое моделирование и оптимизация развивающихся систем теплоснабжения. Новосибирск : Наука, 1987. 224 с.

Новицкий Н. Н., Луценко А. В. Исследование задач и методов многокритериальной оптимизации гидравлических режимов распределительных тепловых сетей // Научный вестник НГТУ. 2016. № 3 (64). С. 131-145.

Майков И. Л., Директор Л. Б., Зайченко В. М. Методы теплогидравлической оптимизации и управления тепловыми сетями // Управление большими системами. 2011. № 32. С. 205-220.

Вологдин С. В., Мошкин А. В. Математическая модель оптимизации затрат на производство и транспортировку тепловой энергии в системе централизованного отопления, при наличии регулятора напора и сопротивления // В мире научных открытий. 2011. № 8. С. 281-290.

Вологдин С. В. Математическая модель оптимизации тепловых потоков между зданиями многоконтурной тепловой сети с целью снижения дисбаланса системы теплоснабжения за счет регулирования сопл элеваторных узлов // В мире научных открытий. 2011. № 12. С. 194-204.

Акулич И. Л. Математическое программирование в примерах и задачах: учеб. пособие для студентов эконом. спец. вузов. СПб. : Лань, 2011. 352 с.

Коробейников А. В. Программирование нейронных сетей : учеб.-метод. пособие по дисциплинам «Методы оптимизации. Нейронные сети», «Нейрокомпьютерные системы» и «Нечеткая логика и генетические алгоритмы». Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2013. 44 с.

Вологдин С. В., Якимович Б. А. Указ. соч.

Там же.

Там же.

Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М. : Мир, 1978. С. 835.

Коробейников А. В. Указ. соч.

Шуравин А. П. Исследование обучаемости нейронной сети на примере предсказания числовых рядов // Научные достижения и открытия - 2017: сборник статей III Международного научно-практического конкурса. Пенза : Наука и просвещение, 2017. С. 31-36.

Шуравин А. П., Вологдин С. В. Фильтрация входных данных нейронной сети с применением технологии цифровой обработки сигналов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2017. Т. 20. № 4. С. 104-109.

Вологдин С. В., Якимович Б. А. Указ. соч.

Селетков С. Г. Конструктор научной публикации // Вестник ИжГТУ. 2015. № 3. С. 155-117.

Published

02.07.2018

How to Cite

Shuravin А. П., & Vologdin С. В. (2018). Application of the Genetic Algorithm for Optimizing the Room Temperature Regime through Balancing Valves of Risers. Intellekt. Sist. Proizv., 16(2), 113–120. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2018-2-113-120

Issue

Section

Articles