基于遗传算法的海洋脐带缆截面布局优化设计与数值验证

1

作者 杨志勋 殷旭 +4 位作者 阎军 范志瑞 史冬岩 田庚 曹冬辉 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期725-734,共10页

海洋脐带缆通常由不同的功能构件捆绑而成,而这些功能构件的力学性能差异很大,在外载荷的作用下,不合理的截面布局可能会导致较大的截面变形和构件间的接触压力,从而影响脐带缆服役寿命。本文首先利用最小化截面半径给出截面布局紧凑性... 海洋脐带缆通常由不同的功能构件捆绑而成,而这些功能构件的力学性能差异很大,在外载荷的作用下,不合理的截面布局可能会导致较大的截面变形和构件间的接触压力,从而影响脐带缆服役寿命。本文首先利用最小化截面半径给出截面布局紧凑性的实现方法,通过基于截面构件的拉伸刚度引入虚拟重力指标来描述截面布局的对称性,同时提出可量化的指标描述易损构件钢管之间的疲劳磨损问题。然后考虑上述三个目标建立截面布局多目标优化模型,并引入遗传算法对上述模型进行求解优化,自动得到三种具有代表性的截面优化布局。最后,通过数值模拟对不同截面优化布局进行验证与分析评价,进而得到最优截面布局设计。本文所提出的脐带缆截面布局设计优化方法可提高全局最优解搜索能力,对脐带缆结构设计具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 脐带缆 截面布局 遗传算法 数值模拟 优化设计

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基于遗传算法的制造系统设备布局设计 被引量：17

2

作者 龚全胜 李世其 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2004年第26期202-205,共4页

论文介绍了遗传算法在制造系统设备布局中的应用。首先根据实际布局情况,将布局归纳为单行和多行两种类型,分别建立相应的布局数学模型,然后采用遗传算法进行求解,并给出了一个算法求解实例。计算表明文中采用的遗传优化算法切实可行,... 论文介绍了遗传算法在制造系统设备布局中的应用。首先根据实际布局情况,将布局归纳为单行和多行两种类型,分别建立相应的布局数学模型,然后采用遗传算法进行求解,并给出了一个算法求解实例。计算表明文中采用的遗传优化算法切实可行,有较高搜索效率。 展开更多

关键词 布局设计 遗传算法 制造系统

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人机交互的遗传算法及其在约束布局优化中的应用 被引量：74

3

作者 钱志勤 滕弘飞 孙治国 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期553-559,共7页

复杂工程布局 (如卫星舱布局 )方案设计问题在理论上属带性能约束的布局优化问题 (NPC问题 ) ,很难求解 ,因而目前研究得尚少 .为解决此类问题 ,该文提出了一种人机交互的遗传算法 .该算法首先将人工设计的个体作为染色体群体的组成部... 复杂工程布局 (如卫星舱布局 )方案设计问题在理论上属带性能约束的布局优化问题 (NPC问题 ) ,很难求解 ,因而目前研究得尚少 .为解决此类问题 ,该文提出了一种人机交互的遗传算法 .该算法首先将人工设计的个体作为染色体群体的组成部分 ,然后在遗传运算中 ,把人工适时设计的新个体加入到染色体群体中 ,以代替群体中的较差个体 .从而构成人机交互的遗传算法 ,这样可以充分发挥人和计算机各自的特长 .文后通过 3个算例 (其中一个为作者构造的已知最优解的算例 )的数值计算 ,验证了该算法的可行性和有效性 . 展开更多

关键词 人机交互 遗传算法 约束布局

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基于改进型遗传算法的舰船舱室布局优化 被引量：16

4

作者 胡耀 姜治芳 +1 位作者 熊治国 王健 《中国舰船研究》 2014年第1期20-30,共11页

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。... 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。 展开更多

关键词 舱室布局 布局优化 遗传算法 舰船

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基于遗传算法的车间设备布局优化设计 被引量：12

5

作者 许立 李经民 王秀伦 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2004年第12期45-46,48,共3页

文章针对某厂曲轴生产车间设备布局问题采用遗传算法进行优化设计。首次提出了搬运矩概念 ,很好的解决了生产多种工件的车间设备布局优化问题。

关键词 设备布局 优化设计 工件 曲轴 搬运 优化问题 车间 遗传算法 文章

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基于差分元胞多目标遗传算法的车间布局优化 被引量：36

6

作者 张屹 卢超 +1 位作者 张虎 方子帆 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期727-734,共8页

以物料搬运费用最小和车间设备占地面积利用率最大为目标,建立了车间设备布局多目标优化设计模型。针对常用多目标算法不能很好求解该模型的问题,提出一种差分元胞多目标遗传算法。该算法在经典元胞多目标遗传算法的基础上引入差分演化... 以物料搬运费用最小和车间设备占地面积利用率最大为目标,建立了车间设备布局多目标优化设计模型。针对常用多目标算法不能很好求解该模型的问题,提出一种差分元胞多目标遗传算法。该算法在经典元胞多目标遗传算法的基础上引入差分演化策略,从而集成了元胞算法多样性好和差分演化策略在解决复杂问题时收敛性强、覆盖范围广的特点。分别运用该算法、经典元胞多目标遗传算法和NSGAII对测试函数及车间设备布局模型进行计算,通过数据和性能比较分析表明,针对多约束、多变量、非线性的模型,新算法具有良好的收敛性、分布性和扩展性,能有效解决相关生产实践问题。 展开更多

关键词 元胞拓扑结构 差分演化策略 多目标遗传算法 车间设备布局 优化设计

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基于SLP和遗传算法的容积型船舶内部舱室位置布局设计优化 被引量：13

7

作者 胡耀 姜治芳 +1 位作者 熊治国 王健 《中国舰船研究》 2013年第5期19-26,共8页

针对容积型船舶内部舱室位置布局设计优化这一复杂多目标组合优化问题,在对其进行理论阐述的基础上,综合运用启发式方法中的SLP方法和智能算法中的遗传算法(GA)对其进行问题分析与优化求解,并详细阐述模型建立、SLP分析以及GA优化的过... 针对容积型船舶内部舱室位置布局设计优化这一复杂多目标组合优化问题,在对其进行理论阐述的基础上,综合运用启发式方法中的SLP方法和智能算法中的遗传算法(GA)对其进行问题分析与优化求解,并详细阐述模型建立、SLP分析以及GA优化的过程。同时,以船舶生活区内部舱室位置布局设计优化为实例,对该方法进行了论证。结果表明,该方法具有一定的可行性和有效性。 展开更多

关键词 舱室布局设计 SLP 遗传算法

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基于Plant Simulation的航空综合机加厂房布局仿真研究 被引量：12

8

作者 张超 李慧 田恺 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2013年第3期199-207,共9页

科学的生产设置布局规划对航空制造业降低生产成本、提高产品质量尤为重要.以某民用航空发动机传动系统的齿轮和机匣综合加工厂房的规划设计为例,根据厂房设施布置的一般原则,以齿轮和机匣的年产量目标、产品加工工艺、单工艺加工面积... 科学的生产设置布局规划对航空制造业降低生产成本、提高产品质量尤为重要.以某民用航空发动机传动系统的齿轮和机匣综合加工厂房的规划设计为例,根据厂房设施布置的一般原则,以齿轮和机匣的年产量目标、产品加工工艺、单工艺加工面积需求为设计输入,并考虑各加工区的加工特点而带来的位置约束性,采用遗传算法与模拟退火算法相结合的混合遗传算法为优化工具,将特定的功能区固化在基因串特定的位置上来满足位置约束.计算得出优化方案后,以Plant Simulation为仿真平台,建立该综合机加厂房的仿真模型,从产量满足率、设备利用率、在制品库存量和生产线稳健性等多个指标进行了设施布局的仿真评价.结果表明,优化后的系统能够很好满足生产纲领,各关键设备负载比较均衡,同时维持低水平的在制品库存量,且生产线稳健性较好.因此,综合运用混合遗传算法与Plant Simulation仿真可以为生产设施布局问题给出一种有效、直观的解决方案,且由离散事件仿真获取的评价指标能深刻体现方案的优劣. 展开更多

关键词 生产系统 设施布局 混合遗传算法 PLANT SIMULATION

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CMS环境下基于智能优化算法的单元间布局问题研究 被引量：6

9

作者 胡广华 陈幼平 +1 位作者 袁楚明 周祖德 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第6期72-74,共3页

研究了单元制造系统(CMS)设计中单元间布局设计问题,从单元制造系统的实际出发,提出了一种基于割树(Slicing-tree)的单元间布局设计模型。该模型考虑了单元形状约束、单元I/O点位置优化等诸因素对布局结果的影响。针对基于割树的描述形... 研究了单元制造系统(CMS)设计中单元间布局设计问题,从单元制造系统的实际出发,提出了一种基于割树(Slicing-tree)的单元间布局设计模型。该模型考虑了单元形状约束、单元I/O点位置优化等诸因素对布局结果的影响。针对基于割树的描述形式,采用遗传算法求解,提出了一种新的割树编码方案,克服了以往编码方案易产生非法子串、不能覆盖整个解空间以及实现困难等缺点。计算结果表明,该算法是有效的、可行的。 展开更多

关键词 单元间布局 遗传算法 单元制造系统 布局设计

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压力输水树状管网遗传优化布置和神经网络优化设计 被引量：26

10

作者 周荣敏 雷延峰 林性粹 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期41-44,共4页

分别应用单亲遗传算法和 Hopfield神经网络方法进行机压式树状管网的优化布置和优化设计 ,能够在管网投资最小的最优树状管网布置形式上 ,获得年费用最低的最优设计方案。研究表明 :该方法是可行的和有效的 ,能减小管网工程投资 。

关键词 压力输水树状管网 优化设计 优化布置 单亲遗传算法 HOPFIELD神经网络

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并行混合遗传算法及其在布局设计中的应用 被引量：6

11

作者 李广强 霍军周 滕弘飞 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第17期6-8,共3页

布局问题在理论上属于NPC问题，在工程实践上具有广泛的应用。为较好地求解该问题，该文以并行遗传算法(PGA)为基础，针对其早熟和收敛速度慢两大缺陷加以改进，给出了一种并行混合遗传算法(PHGA). PHGA采用该文提出的压力插值排序选择... 布局问题在理论上属于NPC问题，在工程实践上具有广泛的应用。为较好地求解该问题，该文以并行遗传算法(PGA)为基础，针对其早熟和收敛速度慢两大缺陷加以改进，给出了一种并行混合遗传算法(PHGA). PHGA采用该文提出的压力插值排序选择算子，起到了双重作用：一是在进化初期可以防止早熟；二是在进化后期有利于加快算法的收敛。算法利用混沌初始化可提高初始群体的质量，并依自适应交叉和变异概率值对子群体进行分类，与Powell法混合可以很好地改善算法的局部搜索性能。文中通过标准函数优化和布局设计的算例验证了该算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 遗传算法 锋子 并行处理 混合法 布局设计

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产品操作界面元素布局多目标优化设计 被引量：9

12

作者 康慧 杨随先 +1 位作者 邓淑文 王波 《包装工程》 CAS 北大核心 2020年第8期149-153,172,共6页

目的针对产品设计中操作界面布局设计时存在的随意性、不确定性大等问题,使用多目标优化设计的方法,寻找界面元素的最优布置,以提升界面的使用舒适性和人机交互效率。方法在分析了工效学准则和界面布局美度评价准则的基础上,确立了层次... 目的针对产品设计中操作界面布局设计时存在的随意性、不确定性大等问题,使用多目标优化设计的方法,寻找界面元素的最优布置,以提升界面的使用舒适性和人机交互效率。方法在分析了工效学准则和界面布局美度评价准则的基础上,确立了层次性、相关性、简洁性和舒适性四个界面布局基本原则,并依据原则构建了界面元素布局多目标优化数学模型,在此模型的基础上采用改进的遗传算法,建立基于遗传算法的界面元素布局多目标优化方法。结果给出产品操作界面布局设计的基本原则,提出一种基于遗传算法的产品操作界面元素布局的多目标优化方法及流程。结论提出的布局原则和优化方法能较好地协助设计师获得满足设计需求的布局方案,实例结果表明了理论模型的合理性与遗传算法对于界面元素布局多目标优化问题求解的有效性。 展开更多

关键词 界面布局 多目标优化设计 遗传算法 产品设计

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基于混合遗传算法的设备布局设计 被引量：6

13

作者 张超 常秀娟 冯烨 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2010年第9期104-107,111,共5页

制造系统的设备布局影响到物流成本、生产时间和生产能力,进而影响到整个生产系统的生产力和生产效率。文章选用物流成本最小化为目标函数,将全局寻优性能优异的遗传算法的和局部搜索能力强的模拟退火相结合,构建了一种布局设计的混合... 制造系统的设备布局影响到物流成本、生产时间和生产能力,进而影响到整个生产系统的生产力和生产效率。文章选用物流成本最小化为目标函数,将全局寻优性能优异的遗传算法的和局部搜索能力强的模拟退火相结合,构建了一种布局设计的混合智能优化算法——遗传退火算法,介绍了设备布置问题的基因编码方法和算法的交叉、变异等关键算子,用C#实现了该算法并分析了距离矩阵生成等应用技巧。以12台设备优化布置问题为计算实例,利用遗传退火算法进行求解,结果表明该方法计算不会陷入早熟且收敛快速,是一种求解设备布局最优化问题的有效方法。 展开更多

关键词 工业工程 设备布局 遗传算法 模拟退火算法

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基于遗传算法的建筑布局求解算法 被引量：5

14

作者 高丽萍 刘弘 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期39-41,共3页

通过分析建筑布局的特点提出了建筑布局的两种表示方式:特征树表示和矩阵表示。提出使用遗传算法来对布局设计过程中的方案进行约束和控制。对原有的遗传算法做了改进,在适应度函数构建方面,增加了对称度和黄金分割度的度量。实验结果表... 通过分析建筑布局的特点提出了建筑布局的两种表示方式:特征树表示和矩阵表示。提出使用遗传算法来对布局设计过程中的方案进行约束和控制。对原有的遗传算法做了改进,在适应度函数构建方面,增加了对称度和黄金分割度的度量。实验结果表明,该算法非常适合于求解布局问题。 展开更多

关键词 遗传算法 特征树表示 布局矩阵 布局设计

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人机合作的免疫算法及其在布局设计中的应用 被引量：2

15

作者 李广强 赵洪伦 +1 位作者 赵凤强 滕弘飞 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第21期4-6,27,共4页

提出一种人机合作的免疫算法(HCCIA)。它将设计者提供的初始人工个体和混沌初始化生成的初始算法个体合并组成初始群体,然后经自适应交叉、变异和免疫选择等算子操作,进化寻优。同时,还适时和适量地将设计者给出的新人工个体加入到算法... 提出一种人机合作的免疫算法(HCCIA)。它将设计者提供的初始人工个体和混沌初始化生成的初始算法个体合并组成初始群体,然后经自适应交叉、变异和免疫选择等算子操作,进化寻优。同时,还适时和适量地将设计者给出的新人工个体加入到算法群体,替换掉其中较差的个体。如此循环,直至达到结束准则。该算法有利于充分发挥人机各自特长,为更好地解决复杂工程设计问题提供了方便。文中以卫星舱布局设计为背景的算例验证了此算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 人机合作 遗传算法 免疫功能 布局设计 卫星

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基于免疫算法的全断面岩石掘进机刀盘滚刀布局设计理论研究 被引量：5

16

作者 朱殿华 宋立玮 郭伟 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第11期31-38,共8页

全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘滚刀布局对掘进性能有显著影响。文中针对滚刀受力与刀盘滚刀布局方法进行分析,针对刀盘径向载荷最小、刀盘倾覆力矩最小、质量分布均匀、破岩差异量最小4个优化目标进行层次分析法加权统一,建立了刀盘滚... 全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘滚刀布局对掘进性能有显著影响。文中针对滚刀受力与刀盘滚刀布局方法进行分析,针对刀盘径向载荷最小、刀盘倾覆力矩最小、质量分布均匀、破岩差异量最小4个优化目标进行层次分析法加权统一,建立了刀盘滚刀布局优化模型,采用具有非退化优势的免疫算法对刀盘滚刀布局进行了优化设计。以大伙房隧道的刀盘模型为工程实例,利用刀盘滚刀布局优化模型对MB264-311TBM型掘进机滚刀的优化布置进行了实践,针对米字型、螺旋线型破岩协调耦合布局及不具有耦合关系的随机型滚刀布局分别进行优化计算,优化效果显著。其中,随机型滚刀布置的优化结果明显减小了刀盘径向载荷与倾覆力矩,优化程度高达91.475%,提出基于随机型滚刀布局方式的TBM刀盘布局设计新理论。在兼顾刀盘的非性能指标约束条件下,该布局理论对于提升滚刀破岩效率、提高刀盘刀具的使用寿命具有重要的工程应用价值。 展开更多

关键词 TBM 滚刀受力 优化设计 免疫算法 刀盘滚刀布局

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用并行遗传/Powell/蚁群混合算法求解卫星舱布局问题(英文) 被引量：2

17

作者 霍军周 李广强 滕弘飞 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期679-684,共6页

卫星舱布局优化设计问题数学上属NP-hard问题.较有效的求解途径之一是研究混合算法,为此构造了并行混合PGA-Powell-蚁群算法(简称PGPAHA).该算法以并行遗传算法为基本框架,根据各子群体收敛速率的快慢来决定它们之间迁移的时机,在收敛... 卫星舱布局优化设计问题数学上属NP-hard问题.较有效的求解途径之一是研究混合算法,为此构造了并行混合PGA-Powell-蚁群算法(简称PGPAHA).该算法以并行遗传算法为基本框架,根据各子群体收敛速率的快慢来决定它们之间迁移的时机,在收敛后期加入Powell法作为并行遗传算法的算子来加快收敛速度,并利用蚁群优化算法提高计算的精度.最后应用该算法求解了简化的三维带性能约束的国际商用通讯卫星的卫星舱布局设计问题,数值实验结果表明,该算法与并行遗传算法(PGA)相比,在计算精度、计算效率及计算稳定性方面较优. 展开更多

关键词 并行遗传算法 Powell法 蚁群优化 卫星 布局设计

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基于可靠性的索穹顶结构优化设计 被引量：2

18

作者 陈联盟 李泽斌 +3 位作者 章禾 刘毅杰 周一一 董石麟 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期43-50,共8页

针对索穹顶结构缺乏有效的基于结构性能的优化设计理论现状,文中从可靠性角度出发,首先提出基于索穹顶结构非线性特性的结构可靠度量化评价方法,并结合Geiger型索穹顶结构模型,分析构件截面对结构可靠度的影响规律;在此基础上,采用遗传... 针对索穹顶结构缺乏有效的基于结构性能的优化设计理论现状,文中从可靠性角度出发,首先提出基于索穹顶结构非线性特性的结构可靠度量化评价方法,并结合Geiger型索穹顶结构模型,分析构件截面对结构可靠度的影响规律;在此基础上,采用遗传算法,在不增加结构质量的前提下探索基于结构可靠性的截面优化设计方法;然后基于提高结构冗余度的优化理念,提出一种布索优化方案;最后进一步对新布索方案下的索穹顶结构进行截面优化设计,寻求可靠性能最优的结构形式和质量布置。研究发现,不同类型杆件截面变化对结构可靠度呈不同的影响规律;在控制结构质量不增加前提下,截面优化使结构可靠度由0.728 123提高到0.891 355,优化率为22.4%;布索优化方案使结构可靠度由0.728 123提高至0.862 487,优化率为18.5%,在此基础上进一步优化截面,则结构整体可靠度由0.862 487进一步提高至0.997 676,优化率为15.7%。因此文中基于可靠性的索穹顶结构非线性可靠度评价方法及截面优化和布索优化设计具有良好的理论研究和工程应用价值。 展开更多

关键词 索穹顶结构 可靠性 遗传算法 截面优化设计 布索优化设计

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船舶声学包性能及配置优化设计 被引量：8

19

作者 杨德庆 许子璇 高处 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第4期35-40,54,共7页

[目的]声学包是通过对基体材料、阻尼材料、吸声材料和隔声材料的组合设计,完成预定降噪效果的声学部件,是未来船舶舱室低噪声设计的关键技术。[方法]提出一种声学包性能评估的统计能量数值模型,用于解决船用声学包设计与快速评估问题... [目的]声学包是通过对基体材料、阻尼材料、吸声材料和隔声材料的组合设计,完成预定降噪效果的声学部件,是未来船舶舱室低噪声设计的关键技术。[方法]提出一种声学包性能评估的统计能量数值模型,用于解决船用声学包设计与快速评估问题。建立声学包选型及其在舱室中的配置优化设计模型及数学列式,采用遗传算法求解声学包选型与配置优化问题。[结果]通过实例,验证了所提出模型及设计方法的有效性。[结结论]研究成果对于实现声学包优化设计工作的标准化和程序化,有效减少声学包降噪设计成本具有参考价值。 展开更多

关键词 舱室降噪设计 声学包 声学布局优化 遗传算法

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船舶智能布局中的遗传算法设计 被引量：1

20

作者 高秀艳 石彦芳 周檬 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第16期7-9,共3页

船舶设计是造船过程中技术含量最高的工作,是其他工作的前提和基础。提高船舶布局设计的效率对减少造船周期有重要意义。针对这一问题,本文将遗传算法引入船舶布局设计中,在研究遗传算法的基本原理和工作流程的基础上,以船员卧室布局设... 船舶设计是造船过程中技术含量最高的工作,是其他工作的前提和基础。提高船舶布局设计的效率对减少造船周期有重要意义。针对这一问题,本文将遗传算法引入船舶布局设计中,在研究遗传算法的基本原理和工作流程的基础上,以船员卧室布局设计为例,用栅格法建立了卧室数学模型,利用遗传算法进行优化计算,并进行仿真实验。实验结果表明遗传算法在船舶智能布局设计中具有良好的适用性。 展开更多

关键词 船舶布局 遗传算法 智能设计

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