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基于离散类电磁机制算法的装配序列规划研究

孙禄  
【摘要】:装配序列规划(Assembly Sequence Planning,ASP)问题一直是装配工艺中需要考虑的主要问题之一。优秀的装配序列规划方案能够有效减少产品生产装配过程中的冲突,提高生产效率,增强企业的市场应变能力,帮助企业更好地适应日益多样化的市场需求。本文研究了利用离散类电磁机制(Discrete Electromagnetism-like Mechanism,DEM)算法解决ASP问题。 首先,概述了装配序列规划问题和类电磁机制算法及其研究现状。 其次,介绍了基于连接体的装配序列规划。ASP问题属于组合优化问题,其复杂程度随着所研究对象的信息数量水平的提高而大幅度提高。这就使得求解具有一定复杂度的ASP问题时,需要花费较多时间来寻找合适的最优解。为了在考虑更多约束信息的情况下,降低ASP问题的复杂程度,本文在ASP问题的建模过程中引入了连接体概念,有效地降低了ASP问题的复杂程度。 接着,介绍了EM算法的原理,并提出离散EM算法。EM算法是一种基于种群的随机全局优化方法。该算法通过模拟电磁场中带电粒子之间“吸引—排斥”机制,引导带电粒子向最优点处移动,因此称为类电磁机制算法。ASP问题属于离散问题,不适合用传统EM算法直接求解。本文主要研究了该算法,通过重新定义解的距离和移动、引入记忆机制、改进电量和合力的计算公式等途径,将针对连续优化问题的类电磁机制算法进行离散化,后使用该算法解决基于连接体的装配序列规划问题。实验表明,离散类电磁机制算法与引导式遗传算法、基因算法和人工免疫算法相比,在求解精度和求解时间上都有一定优势。 然后,使用离散EM算法计算了三个实例,通过与其它优化算法的对比分析,验证了离散EM算法求解ASP问题的有效性。 最后,总结全文。


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