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《哈尔滨工程大学》 2010年
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船舶管系路径优化算法研究

白明  
【摘要】:随着科学技术的进步和船舶工业的发展,船舶产品升级换代的速度大大加快。在现代船舶工业中,管路系统的布局设计在船舶总体设计中占有很重要的地位。目前,在实际工作中管路系统设计主要依赖于设计者的经验来完成,由于在设计过程中管子数量十分庞大,约束条件很复杂,管路布线设计耗时费力,与船舶其它部分设计技术相比有很大差距,严重制约了整个船舶的设计周期。国内外的研究者进行了大量的相关研究工作,试图找到解决办法。但目前为止,还没有可以实际应用的成熟方法。因此,在船舶管路布局领域寻求新的、实用的设计方法和设计手段就成为急需解决的问题。本文参考三维布局领域的研究成果,结合人工智能技术、船舶CAD技术进行船舶管路布线问题的研究,为实现船舶管路的智能化设计做基础准备。 本文基于标准遗传算法的主体思想,结合船舶管路布线的具体问题,对遗传算法进行了一些改进工作,得到了应用于船舶管路布线优化的遗传算法。该遗传算法在解决管路布线问题时表现出更好的适应性,使管路布线设计结果更合理。这些改进主要包括:对适应度函数的改进,对遗传算子的改进和对管路布线流程的改进等。实验证明,这些改进对克服遗传算法进化过程中的“早熟”现象和“产生局部最优解”现象有很大的帮助,使由遗传算法进化得到的最优管路布线路径具有很高的实用性。本文还对应用于船舶管路布线优化的遗传算法的各构成要素对算法的影响作了分析介绍,并对各参数和系数取值的规律性和内在联系性作出总结。此外,本文还针对布线结果,设计了路径在CATIA软件平台上实现可视化显示的“宏”程序,为实现船舶管路系统的虚拟装配工作做基础研究。 实验结果表明,本文利用经过改进的遗传算法实现船舶管路布线和运用CATIA软件实现管路布线显示的工作是成功的,对解决管路布线设计的实际问题是很有帮助的。
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