基于遺傳算法的船舶智能布局設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、船舶布局設(shè)計(jì)是指在給定的船舶艙室空間中，布置家具設(shè)備或管路電纜等物品，使得在滿足物品使用功能特性的同時(shí)，提高艙室利用率的設(shè)計(jì)。船舶布局設(shè)計(jì)是船舶設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，并且又具有反復(fù)修改，逐步完善的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。根據(jù)研究對(duì)象的不同，可將船舶布局設(shè)計(jì)分為兩大類(lèi):第一類(lèi)是船舶家具設(shè)備類(lèi)的布局設(shè)計(jì)問(wèn)題，第二類(lèi)是船舶管路電纜類(lèi)的布局設(shè)計(jì)問(wèn)題。本文分別從這兩方面來(lái)探討船舶智能布局設(shè)計(jì)方法。
　　論文針對(duì)船員起居艙室的家具布局設(shè)計(jì)問(wèn)題，探討了解決第一

2、類(lèi)船舶布局設(shè)計(jì)問(wèn)題的方法。論文在總結(jié)起居艙室家具布局設(shè)計(jì)的特點(diǎn)以及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立船舶起居艙室家居布局設(shè)計(jì)問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，利用能量法對(duì)布局設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用小生境改進(jìn)遺傳算法求解獲得可行布局設(shè)計(jì)方案，最后通過(guò)所建立的艙室有效活動(dòng)空間利用率的大小比較各方案優(yōu)劣，選出最優(yōu)布局設(shè)計(jì)方案。
　　針對(duì)船舶管路布局設(shè)計(jì)問(wèn)題，探討求解第二類(lèi)船舶布局設(shè)計(jì)問(wèn)題的方法。論文在總結(jié)船舶管路布局設(shè)計(jì)的特點(diǎn)以及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上

3、，建立了包括布局空間模型、障礙物模型、管路模型和布局優(yōu)劣區(qū)域模型的船舶管路布局環(huán)境模型;結(jié)合船舶管路布局特點(diǎn)，對(duì)管路的智能布局方向指導(dǎo)機(jī)制進(jìn)行了研究，提出了方向參數(shù)設(shè)置的參考和建議。在建立環(huán)境模型和方向指導(dǎo)機(jī)制的基礎(chǔ)上，運(yùn)用改進(jìn)遺傳算法對(duì)船舶管路進(jìn)行了布局優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可行性和有效性。同時(shí)，針對(duì)船舶管路布局優(yōu)化問(wèn)題屬于帶性能約束的組合優(yōu)化問(wèn)題，存在計(jì)算復(fù)雜性、工程復(fù)雜性和工程實(shí)用化復(fù)雜性三重求解難度，單純采用計(jì)算

4、機(jī)很難進(jìn)行有效求解問(wèn)題，提出基于人機(jī)合作，發(fā)揮人機(jī)各自特長(zhǎng)，將人工個(gè)體（人工解）與算法個(gè)體（算法解）在改進(jìn)遺傳算法基因?qū)用孢M(jìn)行結(jié)合的船舶管路三維布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。該方法一方面可以發(fā)揮計(jì)算機(jī)的計(jì)算優(yōu)勢(shì)，另一方面也充分利用了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在一定程度上緩解了所求解問(wèn)題的計(jì)算復(fù)雜性和工程復(fù)雜性，同時(shí)有效地引導(dǎo)算法進(jìn)行搜索，得到滿足工程要求的穩(wěn)定解。最后通過(guò)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了方法的可行性和有效性。
　　研究的船舶智能布局設(shè)計(jì)方法通