改进自适应惯性权重粒子群算法及其在核动力管道布置中的应用北大核心CSCD

[目的]旨在研究非线性自适应惯性权重粒子群优化算法,实现船用核动力一回路系统管道路径的布置优化设计。[方法]根据船用核动力一回路系统的管道布局设计特点,建立一回路系统的管道布局空间模型、约束条件和评价函数;基于管道节点数量,提出一种粒子群优化(PSO)算法的新型定长编码方法,然后结合该编码方法建立方向引导机制;在此基础上,针对粒子群优化算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的缺点,结合辅助线性变化的学习因子,提出一种基于非线性自适应惯性权重的改进粒子群优化算法;将改进粒子群优化算法与协同进化算法相结合,提出一种用于求解分支管道布局问题的协同进化粒子群优化算法,以用于核动力一回路系统的管道布局优化。[结果]仿真结果显示,所提的改进算法与标准算法相比收敛速度提高了40%~50%,不仅能够得到更好的管道布局效果,还解决了标准粒子群优化算法容易陷入局部最优解的问题。[结论]研究成果可为船用核动力一回路系统管道布置的优化设计提供有益的参考。     

船舶舱室内推进监控显控台界面布局优化设计

针对船舶舱室内推进监控显控台界面内控制元件操作不便、布局不符合视觉审美等问题,研究船舶舱室内推进监控显控台界面布局优化设计方法。从控制元件距离、色彩与视觉注意力等级3个角度分析影响船舶舱室内推进监控显控台界面内不同控制元件视觉注意力的影响因素,结合G1法确定显控台界面内不同控制元件的权重值,构建显控台界面布局优化模型,利用粒子群优化算法求解模型目标函数,获取界面布局优化结果。实验结果显示该方法能够有效实现船舶舱室内推进监控显控台界面布局优化,且优化结果更符合人类视觉审美标准。     

基于人机结合遗传算法的船舶管路三维布局优化设计

船舶管路布局优化问题属于带性能约束的组合优化问题,单纯采用计算机很难进行有效的求解。基于此,论文提出了基于人机合作充分考虑和利用设计人员的专业知识和经验,发挥人机各自特长,将人工解与算法解在改进遗传算法基因层面上进行结合,生成船舶管路三维布局优化设计方法;该方法一方面可以发挥计算机的计算优势,另一方面也充分利用了设计者的设计经验,在一定程度上缓解了求解问题的计算复杂性和工程复杂性,同时有效地引导算法进行搜索,得到满足工程要求的稳定解。最后,通过数值仿真实验验证,证明了该方法的可行性和有效性。     

改进的遗传算法在游艇舱室布局优化设计中的应用

针对游艇舱室布局这一复杂的多目标问题,在探讨遗传算法基本原理的基础上,提出以基于Pareto前沿的多目标优化方法NSGA-Ⅱ进行求解,然后分析游艇舱室布局的数学优化模型,并用NSGA-Ⅱ算法对其进行优化计算,并用实例进行验证。结果表明,这种算法确实有效,并得到一系列满足要求的最优解。     

遗传算法在船舶电缆布局优化设计中的应用研究

船舶电缆布局优化是实现船舶布线自动化的一项技术难题,这一问题的解决可节省大量电缆布局设计的时间和费用。建立优化模型,并对传统遗传算法中初始种群的产生方法、选择算子及变异算子进行改进,增加检测操作,从而构造求解该模型的改进遗传算法。仿真结果表明,该算法是一种具有全局寻优能力的布局优化方法,具有高效性、实用性,并可扩展于解决船舶设计中的其它优化问题。     

船舶管线隔振支座布局优化设计的规范法

国内关于船舶管道隔振支承布局优化设计的标准和方法目前还没有建立,有关优化模型及算法的研究有待开展。借鉴美国ASME B31规范和综合考虑强度、刚度、稳定性、固有频率及振级落差等约束条件,提出了管线系统支座布局优化设计模型及规范设计法。该方法根据ASME B31规范初步确定支座的数量,通过几何优化设计支座的间距。提出迭代优化算法求解这上述问题,获得较优的支座数目与支座间距。通过算例,研究了不同优化目标函数的选择,(如支座造价、管线最大下垂或结构应变能等),对优化结果的影响;证明了有关模型与算法的有效性和实用性。     

狭小工作舱布局优化方法

针对狭小工作舱作业空间小、时间长、无舒适性的特点,提出一种基于人体疲劳特性的布局优化方法用来减轻肌肉疲劳。首先,利用实验所得人体上肢肌肉疲劳特性值,建立三维人体运动学模型。然后,以坐标变换的方法建立手指空间坐标求解思路,得到全局坐标系中不同位置的疲劳特性值,实现人体上肢作业姿势的生理参数化定义。同时,采用专家评价法与层次分析法相结合,确定待布物的人机权重。最后,以载人潜航器舱室为例,结合蚁群算法对载人潜航器舱内主控台进行布局设计,并采用JACK软件进行模拟验证。结果表明,此布局优化方法可以缓解载人潜航器操作员的疲劳,改善载人潜航器舱室的人机环境。     

基于向量评价遗传算法的工程项目多目标优化

进度、费用和质量为工程项目的3大主要控制目标，工程项目多目标优化就是要尽可能实现3大目标的和谐统一。利用多目标优化理论建立了面向工程项目的多目标优化模型，给出了利用向量评价遗传算法对工程项目多目标优化问题的求解设计思路，阐述了算法的实现流程，并通过实例验证了该模型有效解决工程项目多目标优化的可行性。     

基于粒子群算法的导弹初始备件优化配置

从备件的优化配置出发,建立了在费用和装备完好率共同约束下的备件优化模型。利用收敛速度快、全局寻优能力强、编程实现简单的特点,粒子群算法应用于该模型的求解,得到导弹初始备件的最优配置。案例分析结果表明了粒子群算法解决该问题的有效性。     

基于人机合作的船舶舱内管路布局优化算法

现有船舶舱内管路布局优化算法由于应用技术的缺陷,存在着算法收敛代数多、算法收敛时间长的问题,无法满足目前船舶舱内管路布局的需求,故提出基于人机合作的船舶舱内管路布局优化算法研究。为了简化船舶舱内管路布局优化问题,对管路布局要素进行数学抽象,通过数学形式表示管路布局要素,以此为基础,依据人机合作与多蚁群进化算法构建管路布局优化模型,确定人工个体加入时机,制定管路布局优化算法流程,即可实现船舶舱内管路布局的优化。实验数据表明,与现有算法相比较,提出算法收敛代数较少、收敛时间较短,证实提出算法应用性能更好,可以获得更好的管路布局优化效果。     

基于改进型遗传算法的舰船舱室布局优化

从布局优化角度分析求解舰船舱室的布局问题,以生活区舱室为切入点,借鉴二维FLP问题的理论和方法,对舱室布局进行分析和模型简化,并进一步分析和构建优化的数学模型。在数学模型构建过程中,定义舱室序列变量、目标评价函数和布局约束。对基本遗传算法在编码方式、遗传算子和流程框架上均做出适应性改进,并用于优化和求解该数学模型,最终输出Pareto舱室序列解集。理论和实例分析表明,所提出的改进型遗传算法能有效解决生活区舱室的布局优化问题。     

虚拟机舱管路布局算法优化设计

针对当前船舶管路布局设计主要依靠经验丰富的设计人员手动敷设完成,为提高管路自动化布局效率,提出了一种基于改进遗传算法的三维空间管路设计方法,以辅助设计者完成管路布局工作。通过在经典遗传算法的整体框架中引入免疫选择机制,增加免疫检测算子和免疫平衡算子,改进了遗传算法仅依靠适应度值选择后代个体易造成算法陷入局部最优解的不足,维护了种群多样性,提高了算法运行效率。以船舶机舱为对象建立虚拟机舱仿真环境,采用栅格法对布局空间进行划分,以十进制浮点数编码方式进行算法编码设计。MATLAB仿真结果验证了改进遗传算法在管路布局优化设计问题上的可行性和搜索效率,采用C#语言编写脚本控制程序,在Unity3D虚拟机舱环境中实现了管路路径的布局设计。     

基于矩不确定分布鲁棒优化的船舶舱室布局设计

船舶舱室布局所涉的评价指标通常具有不确定性,诸如环境载荷等参数通常以不确定性的随机变量形式参与计算,且其概率分布的期望及方差等指标往往也是不确定的。本文采用矩不确定分布鲁棒优化方法,解决含矩不确定参数的船舶舱室布局min-max优化问题。将各舱室的全局位置参数、相对位置参数和质量分布参数加权整合为目标函数,建立全船范围内的舱室布局DRO-MU优化模型,采用拉格朗日对偶原理将其转为确定的半定规划问题以便求解。算例验证了本文方法的合理性与优越性,该方法针对性地用于解决含矩不确定参数的船舶舱室布局问题具有鲜明特点。     

DIALux在船舶舱室照明设计中的应用

针对船舶照明系统灯具布置设计中存在的不足,提出以DIAlux软件为船舶照明设计辅助工具的思路。以有照度入级要求的某型海工船的厨房和居住舱室为对象,在DIAlux软件中进行舱室3D模型,设置相关参数进行照度计算,进行以厨房照度为研究对象的灯具优化分析和依舱室照度为研究对象的计算精度分析,取得良好的灯具布置效果,为船舶照明灯具设计提供参考依据。     

生活区舱室布局设计模糊层次分析综合评价

针对舰船舱室布局设计评估决策问题,提出基于层次分析法（AHP）和模糊综合坪价法（FCA）的模糊层次分析综合评价法。以生活区舱室布局设计评估为切入点,阐述评估指标体系构建、AHP法赋权分析和FCA法砰估决策的过程,并进行实例分析。通过理论论述和评估分析,证明综合评价法具有一定的吖行性和有效性,能够全面、直观地反映布局方案在总目标以及分指标上的满意程度。同时,在评估结果的荩础上,钊对方案改进和优化进行了论述。     

Study on the automatic optimization design of the cross-sectional layout of an umbilical with layers based on the GA-GLM

Marine umbilical provides the remote control function for offshore oil and gas exploitation, which is usually integrated by different functional components that vary widely in their mechanical properties. Under the action of external load, unreasonable cross-sectional layouts may lead to large cross-sectional deformation and contact pressure between components thus affecting the service life of an umbilical. Therefore, how to design the cross-sectional layout is a very necessary research work in order to improve service life of the umbilical to withstand various loads during operation. At present, the research on the cross-sectional layout of an umbilical is not sufficient, and there is no standardized design method in the design specification. Considering the mechanical and geometrical properties as the quantitative design objectives, the mathematical optimization model of the cross-sectional layout of an umbilical is proposed. Meanwhile, the layering strategy is introduced because of the processing and manufacturing factors.Then, the genetic algorithm (GA) with good global search performance and the generalized Lagrange multiplier (GLM) with fast convergence speed are combined to solve the above model. Finally, taking an umbilical as an example, the optimal cross-sectional layout is obtained and the effectiveness of the algorithm is verified by the numerical simulation. The results show that the optimization method proposed in this paper can quickly obtain the optimal design cross-sectional layout, and supply a specific way for the fast design of an umbilical, which has the certain engineering application value.     

船体舱段优化设计

将基于二次规划的准解析法优化理论应用于船体舱段的优化设计中,在整船三维有限元分析模型的基础上建立了船体舱段的优化模型.以船体舱段重量为目标函数,以钢板厚度和型钢横截面积为设计变量,考虑了尺寸约束、强度约束和稳定性约束,使优化后的舱段满足设计要求.根据优化理论编制了SAAOP程序,探讨了一种基于整体结构的局部优化设计的简便方法.     

耦合三维地层模型的复杂高桩结构桩基设计

针对复杂高桩结构桩基设计的空间问题和传统地质资料的表达不足,为信息化、可视化管理桩基,提出了建立桩基信息数据库;基于工程区域的多源地形、地质数据,引入三维地层建模技术,建立了复杂高桩结构的三维地层耦合模型,并实现桩基和地层的三维重建、碰桩检测、桩位优化、持力层的选取、桩长及轴向承载力计算、桩位自动绘制等可视化辅助设计功能,极大提高了复杂高桩结构桩基设计的效率与水平。     

20万t级散货船脱硫系统布置设计

针对船用脱硫系统型式多、供应商多,设计差异大现状,以20万t级散货船为例,选取混合式系统,分析设备布置、主要管路设计、舱室设计以及机舱棚结构的通用性设计等方面的特点,给出该系统的较优布置方案,对比表明,相同吨位级别的船舶,其脱硫系统设计具有相似性,通过对某些关键影响因素的共性化处理,能有效提高设计方案通用性.     

基于MSC/NASTRAN的小水线面双体船结构优化设计研究

该文对NASTRAN的最新结构优化方法和结构优化流程作了介绍,阐述了NASTRAN一般结构优化的数学模型和拓扑优化的物理模型。以小水线面双体船的舱段模型为研究对象,首先以提高舱段结构的整体刚度为目标进行拓扑优化、形状优化和尺寸优化,进而结合工程适用性提出贴近优化结果的可行优化设计,最后通过有限元直接计算比较验证了优化方案相对常规设计的结构响应的改善。