收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于离散粒子群优化算法求解矩形件排样问题

宋佩华  
【摘要】: 矩形件排样问题指在给定的板材上排放所需要的矩形件,使板材的利用率最高,它是计算机辅助排样的一个重要分支。矩形件排样问题广泛存在于机械、家具、服装等国民经济行业,解决好该问题可以节省原材料,简化生产工艺,降低生产成本,增加企业效益。对于许多不规则零件的排样问题,也可通过计算机的图形处理技术将其转化为矩形件排样问题。但矩形件排样问题在理论上是属高计算复杂性的NP完全问题,在问题规模较大时,很难用精确算法求得最优解。因此,研究矩形件排样问题具有重要的实用和理论价值。 粒子群优化算法是一种新型的仿生进化计算技术,源于对鸟群觅食行为的研究,由Eberhart博士和Kennedy博士于1995年提出,该算法的提出立刻引起了优化及演化计算等领域的学者们的广泛关注。粒子群优化算法已广泛应用于函数优化,神经网络训练,模式分类,模糊系统控制等领域。但当前粒子群优化算法的研究尚处于初期,该算法的基础理论和实际应用方面还有许多工作可做,以该算法为基础,改进该算法用于求解的实际问题有重要的意义。 基于上述考虑,本文以粒子群优化算法为基础,提出了一种基于离散粒子群优化算法求解矩形件排样问题的新算法。通过大量的实例测试,验证了该算法的有效性。本文的主要工作和创新点如下: 首先,改进了一种矩形件近似排样算法。对中外学者提出的几种近似排样算法进行了比较和分析,在总结其优缺点的基础上,对基于最低水平线的搜索算法进行了改进。基于最低水平线的搜索算法用矩形件编号的正负符号来判断矩形件是否旋转90度再排放,其实质是为了改变矩形件横放或竖放的排放方式,以便得到更多可排放在当前最低水平线上的矩形件,尽可能的减少最低水平线以上的空闲区域浪费。本文将矩形件的编码全部用正数表示。将最低水平线的宽度先与当前矩形件的宽度比较,若最低水平线的宽度大于矩形件的宽度,将矩形件排放在此位置;否则将最低水平线的宽度与当前矩形的长度比较,若最低水平线的宽度大于矩形件的长度,将矩形件旋转90度排放在此位置。若最低水平线的宽度小于当前矩形件的宽度和长度,则在排样序列的当前位置向后搜索,选择一个满足排放条件并且宽度或长度与最低水平线的宽度最接近的矩形件排放;否则,更新最低水平线。因为判断矩形件编码符号的计算过程和将最低水平线的宽度与矩形件的长度比较的计算过程的时间复杂度是相等的,所以改进的最低水平线搜索算法可以简化编码,扩大搜索范围和提高排样效率。 其次,将改进的最低水平线搜索算法和离散粒子群优化算法结合,提出了一种基于离散粒子群优化算法求解矩形件排样问题的新算法。矩形件排样问题中如何产生排样序列是一个关键的问题,许多学者应用遗传算法,模拟退火算法等算法产生排样序列,再将产生的排样序列与某种矩形件近似排样算法结合求解矩形件排样问题,取得了较好的排样效果。离散粒子群优化算法是在基本粒子群优化算法基础上改进的一种算法。本文分析了离散粒子群优化算法,设计了应用离散粒子群优化算法求解矩形件排样问题的相关操作,定义了离散粒子群优化算法求解矩形件排样问题的适应度函数,详细介绍了怎样应用离散粒子群优化算法产生排样序列。将离散粒子群优化算法产生矩形件的排样序列,按照改进的最低水平线的搜索算法和本文的适应度函数得到排样序列的适应度值,并生成排样图。通过排样序列的适应度值的比较,从而得到一个较优的排样方案。 然后,研究和开发了一个实用的矩形件优化排样系统。在完成算法设计的基础上,规划和设计了排样系统的基本功能模块,开发了一个基于离散粒子群优化算法的矩形件优化排样系统。通过大量实验测试,并将实验结果与应用遗传算法、模拟退火算法、随机算法求解矩形件排样问题的实验结果进行了比较和分析,从板材利用率和排样时间两方面验证了该系统的算法的有效性。 最后,论文在对己完成的工作进行了总结,提出了需要进一步改进的工作。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 蔡汉明,王晓波,荣荃,宋晓梅;矩形排样的一种算法[J];青岛大学学报(工程技术版);2004年04期
2 罗意平,刘军,李兵,蒋庄德;一个实用的矩形件优化排样启发式算法[J];工程图学学报;2003年04期
3 罗意平,刘军;矩形件优化排样改进的启发式算法与系统[J];机械设计;2003年08期
4 曹炬,周济;矩形件排样优化的一种近似算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1995年03期
5 陈炼,万芳,邓少波;基于遗传算法的布局问题的实现[J];现代电子技术;2005年02期
6 刘德全,滕弘飞;矩形件排样问题的遗传算法求解[J];小型微型计算机系统;1998年12期
7 黄星梅,龚志辉,钟志华;矩形件优化排样系统中的交互寻优处理[J];湖南大学学报(自然科学版);2004年01期
8 贾志欣,李红林,殷国富,陈俊龙;计算机辅助拼图模块的开发[J];计算机工程;2004年07期
9 贾志欣,殷国富,罗阳,徐雷;矩形件排样的模拟退火算法求解[J];四川大学学报(工程科学版);2001年05期
10 曹炬,冯松;遗传算法在矩形件优化排样中的应用[J];计算机工程与应用;1999年05期
11 李满江,孟祥旭,王志强;矩形件和任意多边形排样问题的算法及应用[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2002年04期
12 刘瑞杰,须文波;求解矩形件优化排料蚁群算法[J];江南大学学报(自然科学版);2005年01期
13 宋佩华;蒋联源;欧启忠;;基于离散粒子群优化算法求解矩形件排样问题[J];计算机应用与软件;2008年01期
14 王新庚;;低矩形件拉延毛坯尺寸设计计算程序[J];现代制造工程;1990年04期
15 杨彩君;张玉萍;;填充启发式算法的二维矩形排样问题[J];电子科技;2011年01期
16 陈锦昌,韩锷春;求解板材排料问题的新方法[J];数值计算与计算机应用;2001年02期
17 刘军,罗意平,刘德福,王平安;一种改进的矩形件优化排样近似算法[J];小型微型计算机系统;2003年10期
18 李明;黄平捷;周泽魁;;基于小生境遗传算法的矩形件优化排样[J];湖南大学学报(自然科学版);2009年01期
19 宋连超;朱建良;张彤;;矩形件排样优化的最小余料删除法[J];哈尔滨理工大学学报;2006年05期
20 贾丹;董方敏;;二维优化排样问题研究[J];计算机系统应用;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张克;林家恒;;二维下料问题的研究进展[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
2 赵德文;杜海军;刘相华;王国栋;;平均屈服准则解析有鼓形三维锻压[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 谢延敏;基于Kriging模型和灰色关联分析的板料成形工艺稳健优化设计研究[D];上海交通大学;2007年
2 李明;智能优化排样技术研究[D];浙江大学;2006年
3 刘胡瑶;基于临界多边形的二维排样算法研究[D];上海交通大学;2007年
4 贾志欣;面向发电设备制造的下料优化排样原理与关键技术[D];四川大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张旭东;矩形件拉深成形变压边力数值模拟及试验研究[D];西北工业大学;2006年
2 龚志辉;基于遗传算法的矩形件优化排样系统研究[D];湖南大学;2003年
3 邵燕;矩形件排样的布局优化的研究与软件实现[D];沈阳工业大学;2006年
4 赵丽娟;基于改进的动态规划算法的优化排样的研究[D];吉林大学;2005年
5 宋佩华;基于离散粒子群优化算法求解矩形件排样问题[D];广西师范大学;2007年
6 黄红兵;矩形件下料优化排样的遗传算法[D];广西师范大学;2005年
7 叶晓光;钢结构排样优化问题研究[D];浙江大学;2008年
8 刘瑞杰;计算机辅助排料及优化设计[D];江南大学;2005年
9 孙建;船舶板材排样优化设计研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 季君;基于块结构的矩形件两阶段优化排样[D];广西师范大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 王倩;中信重工斥巨资采购12台重大装备[N];中国工业报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978