原文传递
基于工程规则的船舶机舱管路自动布置方法研究
| 论文题名： | 基于工程规则的船舶机舱管路自动布置方法研究 |
| 关键词： | 船舶;机舱管路;自动布置;工程规则;MATLAB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。传统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，且布置质量难以保证。基于工程规则的船舶机舱管路自动布置的实现可以有效的提高船舶机舱管路设计效率，对船舶制造业竞争力的提高具有重要的工程意义。以TRIBON为代表的造船设计软件在辅助设计方面取得了良好的效果，但在管路设计领域，仍未实现真正的管路自动布置。针对以上需求，本文围绕建立工程规则知识库与机舱环境建模、两点间的管路布置、机舱多管路布置以及船舶机舱管路辅助设计系统搭建等方面展开研究，主要工作如下： 首先，建立工程规则知识库、构建船舶机舱环境三维仿真模型。通过研究船舶机舱管路布置的设计规范、标准以及专家经验，将自然语言描述的工程规则转化为计算机语言描述，并建立工程规则知识库。根据船舶机舱环境的特点，利用“精简-包围盒处理”的技术路线构建简化机舱模型，并基于栅格法表达布局空间，构建机舱环境三维实体仿真模型。 然后，提出改进蚁群算法和协同进化算法，解决了船舶机舱多管路布置问题。用改进蚁群算法完成单管路布置。基于方向信息素、改进启发因子、信息素更新策略、信息素摆脱机制和去折线平滑处理对蚁群算法进行改进。仿真试验验证了所提出算法的有效性。针对机舱多管路布置问题，在协同进化算法框架下，提出“管路种群划分-种群内部拆解-种群内部布置-各个管路系统种群协同布置”的技术路线完成机舱多管路布置，提出了分支管路布置方法、种群划分与进化机制。通过算例仿真验证了算法的有效性。 最后，搭建了船舶管路布置辅助设计系统，并进行应用实例验证。在3DMaxs软件中加载虚拟机舱三维模型，MAXScript完成模型空间信息的提取和数字管路的可视化，MATLAB算法程序模块实现路径搜索和输出，得到了满足工程要求的管路布局结果。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。 论文以船舶设计、制造中的工程规则知识库为基础，利用改进蚁群算法、协同进化算法，在简化三维机舱环境中实现了静态场景的多管路自动布置，对船舶设计智能化具有重要意义。 |
| 作者： | 罗遥伟 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 曾鸿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
