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智能优化选线建模理论与算法研究

吴爽  
【摘要】:为了在众多线路方案中得到潜在的最优线路方案,本文基于图理论,从研究线路方案间的关联入手,设计了自动建立线路方案有向图算法,建立了多目标评价体系,通过多约束最优路径算法搜索出最优方案。这种方法在比选线路方案较多的情形下,能够根据决策目标,快速形成最优的推荐方案。应用于实际工程的方案组合及评价工作,能够大大提高工作效率。相关研究内容及成果如下: (1)研究了比选方案间的内在关联,研究发现由设计的比选方案群可以形成数量更为庞大的组合方案,形成组合方案的数目与比选方案数目以及比选方案的位置分布有关。根据组合数学理论证明了在两种极端情况下组合方案的数目。 (2)研究了比选方案间的逻辑关系,提出了将比选方案分解为逻辑方案,用有向图表示逻辑方案间的关联。逻辑方案作为有向图的节点,拓扑关系作为有向图的弧段,采用节点-弧段的联合数据结构存储有向图。对有向图的性质用两个定理予以证明,同时提出了有向图生成算法并分析了其时间复杂度。 (3)为了在线路方案有向图中搜索出综合指标最优的组合方案,本文建立了多目标评价体系,将多个弧权转化为综合弧权,基于最短路径原理,提出了多目标约束选线的组合优化算法,智能优选出符合目标约束并且综合权值最好的组合方案,组合方案的数据完全取自原始方案的设计成果。同时分析了组合优化算法的时间复杂度。 (4)以AutoCAD作为开发平台,并使用C++作为程序编制语言。通过使用AutoCAD API程序开发接口ObjectARX提供的自定义实体功能,编制线路自定义实体类,该类可以实现计算点到线路的投影里程、平纵横设计、土石方和构造物工程量统计等功能。以此为基础,自动统计设计方案的评估值数据。 (5)实例验证了线路方案组合优化方法的正确性。


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