發(fā)布時間：2017-08-13 04:40

  本文關(guān)鍵詞：求解衛(wèi)星艙布局問題的分治混合算法

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【摘要】：布局設(shè)計問題(Packing問題)來源于許多工程應(yīng)用領(lǐng)域,例如工程機(jī)械設(shè)計,板材切割排版,建筑空間設(shè)計、電子元器件擺放設(shè)計和衛(wèi)星艙布局設(shè)計等。這些問題的求解目標(biāo)通常是要求裝填給定物體的容器尺寸盡可能小,或者是在一個給定尺寸的容器內(nèi)放置更多的裝填物,以達(dá)到充分利用容器空間的目的。布局問題,尤其是三維布局問題,難以在一個多項式時間內(nèi)求得最優(yōu)解。目前求解布局問題的算法主要包括啟發(fā)式算法、演化算法、協(xié)同算法以及人機(jī)交互。啟發(fā)式算法的針對性太強(qiáng)不具有普適性,很難找到具有共性的啟發(fā)式思路。演化算法收斂速度慢,且容易陷入局部最優(yōu)解。協(xié)同算法以及人機(jī)交互為求解復(fù)雜問題提供了新思路,但要求與其它方法相結(jié)合,才能獲得更好的效果。本文基于三階段分治策略對衛(wèi)星艙布局問題求解。三個階段分別是:(a)問題的解空間分解;(b)子空間(承載面)裝填方案優(yōu)化求解;(c)將最優(yōu)子空間方案合并成整體方案,并對其質(zhì)心偏移量及慣性夾角進(jìn)行優(yōu)化。本文研究的重點是在(b)和(c)兩階段。對于(b),將子空間裝填優(yōu)化問題歸結(jié)為圓和矩形混合布局問題,并充分利用本課題組已有的矩形裝填布局成果。對于(c),通過旋轉(zhuǎn)承載面,采用遺傳算法實現(xiàn)慣量夾角的優(yōu)化。本文主要創(chuàng)新工作如下:(1)提出圓和矩形混合布局問題的啟發(fā)式蟻群算法。對于圓和矩形混合布局問題,提出區(qū)域定位及向質(zhì)心移動策略的構(gòu)造布局方案,將移動策略進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,并提出了一種新的啟發(fā)式蟻群算法。待布局物選擇空白區(qū)域放置時,分多步慢慢向質(zhì)心移動,減小移動步長,可能獲得更好的解,通過實驗證明了可能的存在性。(2)提出質(zhì)心偏移量及慣性夾角優(yōu)化的遺傳算法。對于整體質(zhì)心偏移量及慣性夾角的優(yōu)化問題,本文基于合力為零的力學(xué)分析和承載面旋轉(zhuǎn),通過遺傳算法迭代,得到質(zhì)心偏移量和慣性夾角均最小的整體最優(yōu)解。通過多個算例的結(jié)果和已有方法比較,本文方法計算時間較少、并且容器的尺寸小、質(zhì)心偏移量和慣性夾角都較小。
【關(guān)鍵詞】：布局問題 Packing問題 衛(wèi)星艙布局問題 圓和矩形混合布局問題 啟發(fā)式算法 蟻群算法 遺傳算法 分治算法
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V423.4;TP18
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 問題描述10-13
• 1.3 研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 內(nèi)容和意義15-16
• 1.5 論文的組織16-17
• 第2章 子空間布局優(yōu)化17-28
• 2.1 引言17-19
• 2.1.1 矩形布局問題研究現(xiàn)狀17-18
• 2.1.2 圓和矩形布局問題研究現(xiàn)狀18-19
• 2.2 問題的數(shù)學(xué)模型19
• 2.3 啟發(fā)式定序和定位19-23
• 2.3.1 啟發(fā)式定序19-20
• 2.3.2 區(qū)域定位20-21
• 2.3.3 向質(zhì)心移動策略21-22
• 2.3.4 算法的步驟22-23
• 2.4 實驗結(jié)果與分析23-26
• 2.4.1 數(shù)值實驗23-26
• 2.4.2 分析26
• 2.5 小結(jié)26-28
• 第3章 衛(wèi)星艙整體布局優(yōu)化28-35
• 3.1 引言28
• 3.2 問題的數(shù)學(xué)模型28-29
• 3.3 遺傳算法求解29-31
• 3.3.1 編碼方式29
• 3.3.2 適應(yīng)度計算29-30
• 3.3.3 選擇操作30
• 3.3.4 交叉操作30
• 3.3.5 變異操作30
• 3.3.6 更新操作30
• 3.3.7 算法優(yōu)化步驟30-31
• 3.4 試驗結(jié)果與分析31-34
• 3.4.1 數(shù)值試驗31-34
• 3.4.2 分析34
• 3.5 小結(jié)34-35
• 第4章 總結(jié)與展望35-36
• 參考文獻(xiàn)36-40
• 致謝40-41
• 附錄A：攻讀碩士學(xué)位期間參與的研究項目41

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本文編號：665467