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原文传递大型舰船舱室智能布局设计方法研究

论文题名：	大型舰船舱室智能布局设计方法研究
关键词：	舱室布局;专家系统;引力搜索算法;规则推理
摘要：	大型舰船舱室布局设计过程中待布局舱室数量与种类众多，需要综合考虑多种因素，并在各种设计约束之间进行衡量与妥协，工作量较大，需要耗费大量的时间人力成本。目前国内大型舰船舱室布局设计过程主要依靠设计者完成，设计方案质量的优劣依赖设计者的设计习惯以及其对舰船规范、设计经验与母型方案等相关知识的掌握程度。现有的计算机辅助舱室布局设计软件多为二维或三维建模软件，智能化程度不高。为了提高大型舰船舱室布局设计的效率与质量，使计算机能够更多地承担设计者任务，对大型舰船舱室布局设计智能设计方法进行了研究。　　为了得到全面可靠的大型舰船舱室布局方案优劣的评价标准，为知识模型与寻优模型的建立提供支撑，应用系统工程理论建立了大型舰船舱室布局方案系统效能评价指标体系。从已有相关评价指标体系、相关文献知识以及整个系统完成任务的流程三个方面对大型舰船舱室布局方案系统效能评价指标体系的评价指标进行了总结提炼，得出了可准确描述系统各项功能的评价指标体系。对评价指标体系的底层指标进行相关性聚合，得出了可描述布局设计原则的评价指标体系。分别对两种评价指标体系的全面性、独立性与可行性进行了检验与分析，结果显示两种评价指标体系均具有良好的性能。　　开发了大型舰船舱室布局设计专家系统，对其系统结构与功能实现进行了研究。确定了系统具体的输入、输出以及工作流程，以舱室布局时的设计空间为输入，以每一个舱室布局位置为输出，将舱室布局设计过程视为按照舱室的重要程度排序，逐一对舱室进行布局的过程。对系统的知识获取对象进行总结并分类，对每一类知识相应的知识表示进行了研究，分别提出了基于规则推理与基于案例推理的系统推理流程。利用甲板分层、水密横隔壁的设置、主机舱与弹药舱的布局设计问题检验了该系统的性能。生成的布局方案符合设计要求，说明本文开发的系统能够通过合理的推理机制充分利用输入的知识，输出符合设计要求的方案，可作为大型舰船舱室智能布局设计方法的一种实际可行的方式。　　针对提出的专家系统逐一解决舱室布局的运作流程所产生的问题，对基于引力搜索算法的大型舰船舱室布局设计方法进行了研究。结合大型舰船舱室布局设计特点，运用微调机制与小生境技术对引力搜索算法进行了适用性改进。为了减小寻优模型中的变量规模，提出了布局单元概念及其构建原则。针对大型舰船舱室布局设计问题提出了三种寻优模型，分别对应了不同的设计需求或设计阶段。以算例对提出的方法进行了检验，结果中的设计方案对输入的设计要求满足程度较高，与已有方案布局情况基本一致，且布局速度较快，显示出方法具有一定的合理性与实用性。　　以上述研究内容为基础，开发了大型舰船舱室自动布局设计系统（ACLDS），该系统结合了本文提出的知识模型与寻优模型。同时为了使布局方案更加形象具体，提高布局方案的检验效率，采用Microsoft Visual Basic6.0对CATIA进行了二次开发，使大型舰船舱室自动布局设计系统集成可视化功能，能够将生成的参数化方案转化成三维图形。将开发的系统对指挥类舱室布局设计问题进行了实际应用，得出了较为满意的布局方案，验证了系统的合理性。系统以计算机为载体，可有效改善计算机辅助大型舰船舱室布局设计的智能化水平，使计算机能够承担舱室布局设计任务中更多工作内容，减轻设计人员负担，缩短设计周期，提高设计效率与质量。
作者：	王宇
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	黄胜
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文