基于遺傳算法的機艙管路自動布置研究.pdf

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

2、
　　在科技高度發(fā)達的今天，船舶管路的自動布局可以嘗試通過將計算機技術與智能算法相結合來實現(xiàn)。通過計算機對機艙空間進行自動分塊處理，生成允許布置管路的可用空間，利用動態(tài)規(guī)劃技術和優(yōu)化算法技術，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，使之更符合實際設計的要求。
　　基于上述背景，本文提出了一種機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)在研究和綜述文獻的基礎上，對機艙管路的設計流程進行歸納總結，重點是對機艙管路布置所應滿足的約束條件及各項規(guī)則進行匯總和整理，為自動管路的布置優(yōu)化奠定基礎。
　　(2)確定論文的主要研究問題是遺傳算法在機艙管路自動優(yōu)化布置中的應用。著重尋找遺傳算法理論與管路自動布置實際應用間的接口，將達爾文生物進化論的遺傳學機理運用到搜索最優(yōu)解的過程中:首先將機艙的位置坐標進行編碼，對種群進行初始化，生成符合條件的管路

4、路徑，計算種群中每一個體的適應度值，將適應度值高的個體選擇保留并進行交叉、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的針對性又具有一定的普遍性，確定整個算法以柴油機為動力的一般大型商用船舶為研究對象。
　　(4)針對此領域相關參考文獻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)進行適當?shù)母倪M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行適當?shù)母倪M，采用交叉點雜交和隨機點雜交相結合的辦法，使管路最優(yōu);經(jīng)過上百次重復實驗，找出一組能夠使路徑結果良好且穩(wěn)定的參數(shù);同時力圖在降低算法復雜度的同時提高算法的計算效率。
　　(5)利用MA、AB/SIMULINK對所述算法進行建模仿真，并且開發(fā)出一個可以調整各項參數(shù)的管路自動布置軟件，以降低操作的復雜性，利于對多個結果進行分析對比。針對在大量