基于遺傳算法的機(jī)艙管路自動布置研究.pdf

1、船舶機(jī)艙管路的分布十分密集，且走向復(fù)雜，在船廠的管路詳細(xì)設(shè)計階段中接近一半的工作量是管路布置設(shè)計，因此，布置在管路詳細(xì)設(shè)計階段中占有非常重要的地位。由于其復(fù)雜性，目前在實際的生產(chǎn)設(shè)計過程中，仍然主要依靠經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員完成。機(jī)艙管路布置技術(shù)難度大，所需時間長，它與船舶的其他部分在利用自動化技術(shù)相比其極度滯后，嚴(yán)重制約船舶設(shè)計制造的正常工期。因此，管路布置設(shè)計自動化與智能化技術(shù)的應(yīng)用對于提高船舶設(shè)計效率、節(jié)約設(shè)計成本具有至關(guān)重要的意義。

2、
　　在科技高度發(fā)達(dá)的今天，船舶管路的自動布局可以嘗試通過將計算機(jī)技術(shù)與智能算法相結(jié)合來實現(xiàn)。通過計算機(jī)對機(jī)艙空間進(jìn)行自動分塊處理，生成允許布置管路的可用空間，利用動態(tài)規(guī)劃技術(shù)和優(yōu)化算法技術(shù)，計算布置管路的最佳路徑，然后根據(jù)工藝因素精確確定管路在機(jī)艙中的具體安裝位置，最后對所有管路作整體優(yōu)化處理，使之更符合實際設(shè)計的要求。
　　基于上述背景，本文提出了一種機(jī)艙管路的自動布置方法，該方法基于目前較為流行的遺傳算法來實現(xiàn)，研究內(nèi)

3、容主要包括:
　　(1)在研究和綜述文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對機(jī)艙管路的設(shè)計流程進(jìn)行歸納總結(jié)，重點是對機(jī)艙管路布置所應(yīng)滿足的約束條件及各項規(guī)則進(jìn)行匯總和整理，為自動管路的布置優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
　　(2)確定論文的主要研究問題是遺傳算法在機(jī)艙管路自動優(yōu)化布置中的應(yīng)用。著重尋找遺傳算法理論與管路自動布置實際應(yīng)用間的接口，將達(dá)爾文生物進(jìn)化論的遺傳學(xué)機(jī)理運用到搜索最優(yōu)解的過程中:首先將機(jī)艙的位置坐標(biāo)進(jìn)行編碼，對種群進(jìn)行初始化，生成符合條件的管路

4、路徑，計算種群中每一個體的適應(yīng)度值，將適應(yīng)度值高的個體選擇保留并進(jìn)行交叉、變異等運算，得到下一代種群，經(jīng)過數(shù)代的遺傳變異得到最優(yōu)解，即可得到管路的最優(yōu)坐標(biāo)并得到最優(yōu)管路布局。
　　(3)為了使管路的自動布置算法既具有目標(biāo)的針對性又具有一定的普遍性，確定整個算法以柴油機(jī)為動力的一般大型商用船舶為研究對象。
　　(4)針對此領(lǐng)域相關(guān)參考文獻(xiàn)中的方法不適用于管路布局優(yōu)化，對管路布置遺傳算法的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和優(yōu)化。在初始化種

5、群時即產(chǎn)生能有效避開障礙物的個體，從而避免了非法個體的產(chǎn)生;對交叉算子和變異算子進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，采用交叉點雜交和隨機(jī)點雜交相結(jié)合的辦法，使管路最優(yōu);經(jīng)過上百次重復(fù)實驗，找出一組能夠使路徑結(jié)果良好且穩(wěn)定的參數(shù);同時力圖在降低算法復(fù)雜度的同時提高算法的計算效率。
　　(5)利用MA、AB/SIMULINK對所述算法進(jìn)行建模仿真，并且開發(fā)出一個可以調(diào)整各項參數(shù)的管路自動布置軟件，以降低操作的復(fù)雜性，利于對多個結(jié)果進(jìn)行分析對比。針對在大量