文化粒子群优化算法及其在布局设计中的应用研究.pdf

大连理工大学
硕士学位论文
文化粒子群优化算法及其在布局设计中的应用研究
姓名:艾景波
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:滕弘飞
20050601
摘要本文研究文化粒子群算法及其在布局方案设计中的应用,其工程应用背景是复杂系统布局设计问题,如:航天器舱的布局方案设计、集成电路元件布局设计等。本文所研究的布局设计问题从数学理论角度讲,属于组合优化问题,具有难度:从实用角度考虑,具有广泛的工程背景和应用价值。布局设计问题长久以来一直为学术界和工程界所密切关注,并且发展了一系列具有可操作性的求解算法,如启发式算法、图论法、演化计算等。但对布局问题求解算法的探索不存在某种算法一统天下的局面,因此对布局设计问题的探索从未止步。粒子群优化算法且恢中滦说幕谌禾褰挠呕椒ǎ茄莼扑愕摹郑哂屑扑简单、鲁棒性好等优点,已成功应用于多个领域,但它还存在着易陷入局部最优、全局搜索能力不强等缺点,为克服其缺点,本文在深入研究粒子群优化算法和文化算法的基础上,将粒子群优化算法纳入文化算法框架,发挥二者的长处,提出了文化粒子群优化算法,用于解决本文布局设计问题。本文主要工作如下:鑫幕W尤河呕惴ā8盟惴P徒玃纳入文化算法框架,组成基于闹魅禾蹇占浜椭J犊占淞娇占洌娇占渚哂懈髯匀禾蹇梢远懒⒉⑿醒莼⒃谑当的时机实现知识空间对主群体空间的引导,达到改善粒子群优化算法全局搜索能力、提高计算精度的目的。圆季炙憷惺捣抡媸笛椤R晕佬遣詹季趾图傻缏飞杓莆Sτ帽尘埃立相对应的简化数学模型,描述了该布局问题,并应用本文提出的算法、粒子群优化算法约耙糯惴辛硕员确抡媸笛椋峁砻鞅疚姆椒ㄊ强尚械暮陀行的,并优于惴ǎ隚啾雀饔兴ぁ本课题以及求解方法具有理论意义和应用参考价值,为继续深入研究布局优化设计方法提供了参考。本论文课题属国家自然科学基金项目资助。关键词:文化算法;粒子群优化;文化粒子群优化算法;演化计算;布局设计大连理工大学硕士学位论文
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艾景岐独创性说明大连理工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢作者签名:日期:意。
业、交通、国防等方面科技的发展,更高层次的复杂布局问题一带性能约束的复杂布髀课题的工程背景和研究意义一定的要求和性能约束条件,如不干涉性,静平衡行,稳定性,关联性等。相对于不带排样问题、货运码头的集装箱装运问题、建筑领域的建筑布局设计问题等。以往对布局问题的研究多为不带性能约束的布局问题虻ゲ季治侍,如装货问题。,将待布物合理的摆放在要求的布局空间内,并满足性能约束条件的“简单”布局问题而言,本文的布局问题亦称之为“复杂”布局设计问题。布局问题自年由状翁岢鲆岳矗两褚延邪儆嗄甑睦罚溲芯咳然方兴未艾。究其原因,它不但在学术界具有较高的研究价值,而且也一直为世界各国的工程师所瞩目。布局问题在实际工程中是具有广泛应用背景的,如产品加工中的板材局方案设计问题提上日程,成为亟待解决的重大课题。该闽题属概念设计的范畴,其主要应用背景为,国家目标的、高技术的航天器佬恰⒃厝朔纱⒖障髡緅、国家制造业的重要基础产品缂傻缏稸,以及坦克、潜艇、海下悬浮工程、摆式高速列车等的内部待布物瞧鳌⑸璞浮⒆爸玫的总体布局方案设计等。本课题则重点以本项目组承担的航天部暮教炱鞑詹季址桨干杓蒲芯课9こ大连理工大学硕士学位论文赏庑瓮诓坎季质疽馔图返回式人造卫星∞一
就十分营滇,务求在航天器的方案设计阶段就能够消除其潜在的缺陷,提高寿命、<傻缏返牟季稚杓莆侍庾髁顺醪教剿鳌R航天器中的返回式卫星舱布局为例,如图甀所示,卫星舱总装布局方案设计是在给定线、管线联接,并且非规则排列。在返回式卫星舱中,待布物分别放置在承重板性隔板纳舷铝讲嗝基面希G舐憧占淅寐矢摺⒉黄胶饬啃⒀剐挠胫市牡木×重合、待布物不发生干涉等技术要求,同时也要考虑待布物受电磁场、温度场的影响等。对于载人飞船而言,还要考虑多舱段和航天器动力学问题。由此可见,航天器舱布局方案设计是极其复杂的而且意义重大。布局设计问题已经渗透到国民经济建设的各个领域,如上所述的航天器舱布局