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《大连理工大学》 2006年
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复杂布局的协同差异演化方法与应用研究

史彦军  
【摘要】:本文以我国一类航天器布局设计为工程应用背景,在国家863计划航天领域高技术项目的子课题“航天器布局优化设计平台研究与开发”和国家自然科学基金的资助下,研究复杂布局的协同差异演化(Differential Evolution)方法及其系统开发。 我国航天技术及其产业的蓬勃发展对航天器布局优化的理论方法研究及其工程实用化提出了更高的要求。航天器舱布局优化是研究在满足各种工程技术要求的条件下,如何对航天器舱内外的各种仪器和设备进行优化布局。航天器舱布局问题在数学上属组合最优化和NP问题,在工程上属复杂系统工程问题,既存在数学上的计算复杂性,又存在工程上的工程复杂性,这是一个至今尚未很好解决的问题。研究该问题的求解方法是一个具有挑战性的、开放性的重要课题。 1995年Storn和Price给出的差异演化是一种基于群体差异的计算智能类优化算法,具有全局并行快速搜索的特点,已成功应用于各种全局优化问题。协同演化(最早在1991年由Hillis提出)是一种在现有演化算法基础上形成的一种解空间分离编码的动态搜索和优化技术。本文在对一类航天器布局问题分析的基础上,结合上述两种技术,研究协同差异演化理论及其在该布局问题上的应用,主要有以下三个方面的工作: (1) 给出了一种协同差异演化方法(简称CCDE)。该方法在差异演化算法的基础上,研究了合作式协同演化的复杂问题求解框架,将复杂问题空间分解为多个子空间并分配给相应的子种群,然后对各子种群内部采用差异演化算法的交叉、变异和选择操作进行演化,对于各子种群之间则以协同方式共同演化。此外,探讨了不同的问题分解方式、各子种群的协作方式和个体适应度的计算方法。数值仿真实验结果表明,协同差异演化方法的计算性能优于协同遗传算法、差异演化算法和遗传算法,具有较好的应用前景。 (2) 给出了一种协同混合遗传差异演化方法(简称CGDE)。首先研究混合遗传差异演化算法(简称GDE),在GDE算法中差异演化和遗传算法共用一个种群。该算法首先采用差异演化算法的交叉、变异操作生成新个体,随后对该个体施加了遗传算法的高斯变异操作,达到保持种群多样性和待布物策略性振荡的目的(针对布局问题),再应用差异演化的选择操作选拔较优个体构成新种群,并以此循环演化。进而,针对诸如航天器的复杂工程布局问题的特点,基于协同演化方法和GDE算法,给出了协同混合遗传差异演化方法。对典型布局问题的仿真实验结果表明,GDE算法优于差异演化算法和遗传算法;若采用CGDE方法,则其优于协同差异演化方法和协同遗传算法。 (3) 给出了一类航天器舱布局优化模型、求解方法和软件系统。首先给出了本文航天器布局优化模型和求解方法(包括上述方法的工程应用),进而开发了航天器舱布局优化软件,重点讨论了其系统架构,以及软件开发的关键技术(包括开发模式的选择、用户交互界面的开发和自动装配定位技术的实现)。最后以返回式人造卫星回收舱和国
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:V423

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 史彦军;蔺晓风;李波;;基于混合交叉的微遗传算法改进研究及应用[J];信息系统工程;2010年11期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张宝;粒子群算法及其在卫星舱布局中的应用研究[D];大连理工大学;2007年
2 霍军周;人机结合协同进化设计方法及其应用[D];大连理工大学;2007年
3 李高扬;物流网络协同优化理论与方法研究[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 蔺晓风;微遗传优化与iSIGHT集成技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 赵朦朦;风力发电机组传动系统结构配置与布局优化[D];沈阳工业大学;2012年
3 李灿;多目标双系统协同进化算法及其应用[D];大连理工大学;2007年
4 张英男;改进的粒子群优化算法(APSO和DPSO)研究[D];大连理工大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孔天明,洪先龙,乔长阁;VEAP:基于全局优化的有效VLSI布局算法[J];半导体学报;1997年09期
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3 滕弘飞,张宝,刘峻,李广强,孙治国;航天器布局方案设计[J];大连理工大学学报;2003年01期
4 翟金刚,冯恩民,李振民,尹洪超;带性能约束布局问题的不干涉遗传算法[J];大连理工大学学报;1999年03期
5 陈皓勇,王锡凡,别朝红,胡泽春;协同进化算法及其在电力系统中的应用前景[J];电力系统自动化;2003年23期
6 钟求喜,胡华平,祁悦;基于共进化的多任务分配与调度[J];国防科技大学学报;2002年04期
7 余雄庆,丁运亮;多学科设计优化算法及其在飞行器设计中应用[J];航空学报;2000年01期
8 曾威,史彦军,滕弘飞;卫星舱布局CAD系统:Pro/Engineer二次开发若干关键技术[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年11期
9 王奕首,史彦军,滕弘飞;多学科设计优化研究进展[J];计算机集成制造系统;2005年06期
10 袁苗龙,周济,张新访;三维几何布局的一类启发式求解算法[J];计算机学报;1999年09期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 曾威;刘峻;陈羽;滕弘飞;;基于Pro/Engineer二次开发的自动装配定位技术[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 钱志勤;人机交互的演化设计方法及其在航天器舱布局方案设计中的应用[D];大连理工大学;2001年
2 陈琪锋;飞行器分布式协同进化多学科设计优化方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
3 钟求喜;网络计算中任务分配与调度的遗传算法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜世平;与观测信息相关的MHMM的参数估计[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年05期
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3 ;Multi-swingby optimization of mission to Saturn using global optimization algorithms[J];Acta Mechanica Sinica;2009年06期
4 ;A Preliminary Application of the Differential Evolution Algorithm to Calculate the CNOP[J];Atmospheric and Oceanic Science Letters;2009年06期
5 许小健;干洪;张金轮;;差分进化算法及其在固结系数计算中的应用[J];地下空间与工程学报;2010年05期
6 李玉鲲,李明涛,李玉鹏,胡昆仑;遗传算法在VLSI计算机辅助设计中的应用[J];半导体技术;2002年12期
7 于泓,姚波,洪先龙,蔡懿慈;ECOP:一种基于单元行划分的标准单元模式增量布局算法[J];半导体学报;2001年01期
8 侯文婷,于泓,洪先龙,蔡懿慈,吴为民,顾钧;一种新的基于单元扩大的拥挤度驱动的布局算法(英文)[J];半导体学报;2001年03期
9 张轶谦,谢民,洪先龙,蔡懿慈;长线网预处理的过点分配算法(英文)[J];半导体学报;2002年06期
10 杨中,董社勤,洪先龙,吴有亮;基于最小自由度优先原则的任意多边形模块布局算法(英文)[J];半导体学报;2004年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龚鹍;邓方;陈杰;;基于自适应差分进化算法和傅里叶神经网络的电子罗盘的标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
2 王亚楠;陈杰;甘明刚;;基于差分进化的改进粒子滤波目标跟踪算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
3 ;A New Multiple Attribute Decision Making Method Based on Preference and Projection Pursuit Clustering Model[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 李俊峰;祝开建;;2005年~2007年国际深空轨迹优化竞赛综述[A];动力学与控制及航天应用[C];2008年
5 李宁;陈昌亚;王德禹;;基于子结构的卫星结构静动态多目标优化[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
6 李二保;雷菁;徐富兵;华力;;LDPC码度分布的优化研究[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
7 李志伟;胥颐;郝天珧;刘劲松;;利用非线性方法反演琉球-台湾-吕宋地区的岩石层P波速度结构[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
8 Steve Roecker;;A global optimizing approach for waveform inversion of receiver functions[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(中)[C];2011年
9 唐焕友;郭崇慧;杜秀红;张立震;范丽伟;;几种进化算法的比较及计算效率分析[A];2001年全国数学规划及运筹研讨会论文集[C];2001年
10 刘潇;桂卫华;王雅琳;王晓丽;阳春华;;一种改进的多目标差分进化算法研究[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
2 李方义;区间非概率多目标优化设计方法及其在车身设计中的应用[D];湖南大学;2010年
3 王正家;ACA互连的多因素作用分析与性能优化[D];华中科技大学;2010年
4 朱少敏;多媒体数字水印若干关键算法研究[D];中国电力科学研究院;2010年
5 许伟;基于进化算法的复杂化工过程智能建模方法及其应用[D];华东理工大学;2011年
6 向国齐;支持向量回归机代理模型设计优化及应用研究[D];电子科技大学;2010年
7 杨国鹏;基于机器学习方法的高光谱影像分类研究[D];解放军信息工程大学;2010年
8 张秀芬;复杂产品可拆卸性分析与低碳结构进化设计技术研究[D];浙江大学;2011年
9 张明明;面向量子可逆逻辑自动综合的多目标进化算法研究[D];东华大学;2010年
10 齐峰;人工神经树网络模型的优化研究与应用[D];山东师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋策;面向车间设备布局的精英蚁群算法研究[D];大连理工大学;2010年
2 龚正;多目标进化算法改进策略的研究[D];湘潭大学;2010年
3 刘子文;改进的粒子群算法在停车场中的应用[D];湘潭大学;2010年
4 杨林;求解带性能约束圆集布局问题的启发式蚁群算法研究[D];湘潭大学;2010年
5 范勤勤;基于协进化策略的改进差分进化算法及应用[D];华东理工大学;2011年
6 李飞;改进的AEA算法及其在过程建模中的应用[D];华东理工大学;2011年
7 夏宇庆;人工鱼群与差分进化混合优化算法在水质模拟预测中的应用[D];浙江大学;2011年
8 庄菲菲;基于形状敏度分析的角磨多学科性能优化[D];浙江大学;2011年
9 梁峰;基于BPSO和变邻域差分进化算法的配电网重构[D];东北电力大学;2011年
10 孟显;基于改进差分进化算法的含风电场的电力系统无功优化[D];河北农业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孔天明,洪先龙,乔长阁;VEAP:基于全局优化的有效VLSI布局算法[J];半导体学报;1997年09期
2 王乃龙,戴宏宇,周润德;用模拟退火算法实现集成电路热布局优化[J];半导体学报;2003年04期
3 戴汝为;“人机结合”的大成智慧[J];北方工业大学学报;1996年03期
4 鲁晓春,詹荷生;关于配送中心重心法选址的研究[J];北方交通大学学报;2000年06期
5 唐晓君,查建中,陆一平;布局问题的复杂性和建模方法[J];北方交通大学学报;2003年01期
6 刘颖;马剑;彭雪鹏;;链传动的优化设计[J];辽宁科技学院学报;2005年04期
7 王景恒;物流中心货物最优配装问题的动态规划解法[J];长春理工大学学报;2004年01期
8 邓连波;史峰;莫辉辉;;物流配送车辆路径问题多代竞争遗传算法[J];铁道科学与工程学报;2005年05期
9 董颖,刘欢杰,许宝栋,唐加福;一种基于实数编码的改进遗传算法[J];东北大学学报;2005年04期
10 张小芳,王爱龙,田俊梅;风力机的MATLAB模型及其应用[J];电力学报;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 钱志勤;人机交互的演化设计方法及其在航天器舱布局方案设计中的应用[D];大连理工大学;2001年
2 薛宏涛;基于协进化机制的多智能体系统体系结构及多智能体协作方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 陈琪锋;飞行器分布式协同进化多学科设计优化方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
4 钟求喜;网络计算中任务分配与调度的遗传算法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
5 李涛;面向大批量定制的敏捷产品配置与柔性生产控制的研究[D];浙江大学;2003年
6 李广强;布局方案设计的若干理论、方法及其应用[D];大连理工大学;2003年
7 余福茂;关于物流系统规划若干关键技术的研究[D];浙江大学;2003年
8 刘静;协同进化算法及其应用研究[D];西安电子科技大学;2004年
9 孙治国;一类航天器布局设计问题的顺序、物理(空间)分解协调方法[D];大连理工大学;2006年
10 杨成云;齿轮传动系统耦合振动响应及抗冲击性能研究[D];重庆大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孔刚;产品配置与过程管理中若干关键技术的研究与实现[D];浙江大学;2002年
2 叶建勇;物流中心选址研究[D];长安大学;2002年
3 李玉民;现代企业物流中心选址决策研究[D];浙江大学;2003年
4 荆海霞;物流配送中双向运输车辆路径优化问题研究[D];武汉大学;2004年
5 邱宇航;协作协进化算法应用于多智能体协作的研究[D];浙江工业大学;2005年
6 马静敏;基于iSIGHT的电子汽车衡的多学科设计优化[D];山东科技大学;2005年
7 陈云龙;基于粒子群算法的数据挖掘[D];南京工业大学;2005年
8 万飞;基于知识管理的电梯配置系统的研究与开发[D];大连理工大学;2006年
9 李明星;基于遗传算法的门座起重机变幅系统优化设计[D];武汉理工大学;2006年
10 陈羽;双系统互补协同进化设计方法及其应用研究[D];大连理工大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 孙伟;韩晓建;;基于模拟退火算法的布局优化技术研究[J];机械技术史及机械设计;2008年00期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 席岩;胡邦辉;;结合二进制PSO的朴素贝叶斯算法在降水定性预报中的应用[A];S1 灾害天气研究与预报[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 徐小峰;面向船舶制造协同物流网络的资源优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 陈静;船舶压载水置换优化设计方法研究[D];大连理工大学;2011年
3 唐建民;物流联盟协同机制研究[D];中南大学;2010年
4 付延冰;基于随机需求的配送中心设备配置与库存控制问题研究[D];中南大学;2010年
5 许彧青;核电站主控室后备盘台人机界面建模及其优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 王维博;粒子群优化算法研究及其应用[D];西南交通大学;2012年
7 陶冶;多学科模糊满意协同优化方法及其应用[D];大连理工大学;2013年
8 方宏远;基于辛算法的层状结构探地雷达检测正反演研究[D];大连理工大学;2012年
9 周杨;物联网环境下多维度协同物流管理研究[D];湖南大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李克忠;基于MySAP套件的辽鲁海铁物流信息平台的研究[D];大连海事大学;2010年
2 王璐;随机DBPSO-AO~*测试性分析算法研究[D];江西农业大学;2011年
3 赵玉静;改进的粒子群优化算法及应用[D];华南理工大学;2011年
4 王远辉;布局模式和对立协同差分进化算法及应用[D];大连理工大学;2011年
5 于跃;盘刀破岩机理的细观数值模拟研究[D];大连理工大学;2010年
6 薛静;盘形滚刀切削力影响因素及滚刀刃形优化设计研究[D];中南大学;2010年
7 周喜温;土压平衡式复合盾构刀盘的刀具优化配置研究[D];中南大学;2010年
8 吴峰;TBM盘形滚刀贯入度与结构参数优化设计研究[D];中南大学;2012年
9 赵素巧;基于协同理论的物流产业发展研究[D];吉林大学;2013年
10 虞诗强;TBM刀群与盘体支撑结构耦合布置设计方法[D];大连理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李章华,赵飞;模糊集重心法在综合评价中的应用[J];北京联合大学学报;1999年04期
2 潘腾,安复兴;VTVL高超声速航天飞行器优化气动布局研究[J];导弹与航天运载技术;1995年06期
3 邓四二,滕弘飞,邢玉生,钟万勰;一类带性能约束的二维几何布局优化[J];大连理工大学学报;1991年02期
4 滕弘飞,孙守林,葛文海,杨永辉,娄汉文;旋转舱内圆柱体及长方体群布局优化[J];大连理工大学学报;1993年03期
5 滕弘飞,孙治国,刘德全,唐飞,冯恩民,刘峻,李广强;复杂布局问题:航天器舱布局方案设计(英文)[J];大连理工大学学报;2001年05期
6 王秀梅,冯恩民,膝弘飞;旋转舱布局优化模型的主要性质及不干涉性算法[J];大连理工大学学报;1995年02期
7 葛文海,膝弘飞;多自由度多圆柱体舱内物体的三维布局优化[J];大连理工大学学报;1995年04期
8 刘德全,滕弘飞;装填布局拓扑模式变换的遗传算法[J];大连理工大学学报;1997年03期
9 毛玉宾,王秀丽,王锡凡;多阶段输电网络最忧规划的遗传算法[J];电力系统自动化;1998年12期
10 陈皓勇,王锡凡;电源规划JASP的改进算法[J];电力系统自动化;2000年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 钱志勤;人机交互的演化设计方法及其在航天器舱布局方案设计中的应用[D];大连理工大学;2001年
2 陈小前;飞行器总体优化设计理论与应用研究[D];国防科学技术大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李晓斌;非圆截面导弹空气动力工程估算方法研究[D];国防科学技术大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 武志峰;黄厚宽;张莹;杨蓓;;基于自适应差异演化的模糊聚类算法[J];北京交通大学学报;2009年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 史彦军;复杂布局的协同差异演化方法与应用研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张萍;协同差异演化方法在函数优化中的应用[D];中国地质大学;2008年
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