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基于改进遗传算法的船舶管路设计
| 论文题名： | 基于改进遗传算法的船舶管路设计 |
| 关键词： | 船舶管路;智能设计;空间布局;路径规划;遗传算法 |
| 摘要： | 船舶管路系统设计作为船舶详细设计过程中的重要组成部分，占据了超过50％的设计工时。鉴于船舶舱室内部环境复杂、管路系统种类众多及复杂约束条件的存在，完全依靠设计人员的经验知识设计管路系统会导致设计效率低下，且布局质量难以保证。集成了人工经验知识的船舶管路智能规划的实现可以有效的提高船舶管路设计效率，对船舶制造业竞争力的提高具有重要的工程意义。针对以上问题，本文围绕布局空间环境建模、两点管路路径规划、分支管路路径规划及船舶管路智能设计系统搭建等方面展开研究，主要工作如下: 首先，建立布局空间仿真模型。分析船舶管路布局空间特性，面向设备的操作性和维护性需求对设备进行扩充建模，利用“分离-简化-再组合”策略构建简化模型，并基于栅格法表达布局空间，构建布局空间三维实体仿真模型。 然后，构建两点管路路径规划算法框架。基于辅助点概念和方向优先策略对迷宫算法进行改进，并实现其与遗传算法的融合;定义了管路路径定长度编码方法、种群初始化方法、适应度函数建立方法并完成遗传算子的设计。 基于两点管路路径规划方法，构建分支管路路径规划算法框架。重点阐述了分支管路路径编码方法、种群初始化方法及分支管路种群的交叉和变异策略。仿真试验验证了所提出算法的有效性和高效率。 最后，搭建了船舶管路智能设计系统，并进行应用实例验证。基于VisualStudio开发平台集成了Mablab和SolidWorks，实现从空间参数设定、管路路径规划到管路三维可视化的智能化设计，开发智能设计系统。应用实例验证了所提出的船舶管路布局方法的可行性和有效性，以及对工程实际的指导意义。 |
| 作者： | 隋海腾 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 牛文铁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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