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基于遗传算法的船舶智能布局设计方法研究
| 论文题名： | 基于遗传算法的船舶智能布局设计方法研究 |
| 关键词： | 船舶设计;舱室布局;管路布局;智能优化;遗传算法 |
| 摘要： | 船舶布局设计是指在给定的船舶舱室空间中，布置家具设备或管路电缆等物品，使得在满足物品使用功能特性的同时，提高舱室利用率的设计。船舶布局设计是船舶设计的一项重要内容，并且又具有反复修改，逐步完善的设计特点。根据研究对象的不同，可将船舶布局设计分为两大类:第一类是船舶家具设备类的布局设计问题，第二类是船舶管路电缆类的布局设计问题。本文分别从这两方面来探讨船舶智能布局设计方法。 论文针对船员起居舱室的家具布局设计问题，探讨了解决第一类船舶布局设计问题的方法。论文在总结起居舱室家具布局设计的特点以及相关设计规范和经验的基础上，建立船舶起居舱室家居布局设计问题的数学模型，利用能量法对布局设计方案进行评价，利用小生境改进遗传算法求解获得可行布局设计方案，最后通过所建立的舱室有效活动空间利用率的大小比较各方案优劣，选出最优布局设计方案。 针对船舶管路布局设计问题，探讨求解第二类船舶布局设计问题的方法。论文在总结船舶管路布局设计的特点以及相关设计规范和经验的基础上，建立了包括布局空间模型、障碍物模型、管路模型和布局优劣区域模型的船舶管路布局环境模型;结合船舶管路布局特点，对管路的智能布局方向指导机制进行了研究，提出了方向参数设置的参考和建议。在建立环境模型和方向指导机制的基础上，运用改进遗传算法对船舶管路进行了布局优化设计，通过数值仿真实验验证了方法的可行性和有效性。同时，针对船舶管路布局优化问题属于带性能约束的组合优化问题，存在计算复杂性、工程复杂性和工程实用化复杂性三重求解难度，单纯采用计算机很难进行有效求解问题，提出基于人机合作，发挥人机各自特长，将人工个体（人工解）与算法个体（算法解）在改进遗传算法基因层面进行结合的船舶管路三维布局优化设计方法。该方法一方面可以发挥计算机的计算优势，另一方面也充分利用了设计者的设计经验，在一定程度上缓解了所求解问题的计算复杂性和工程复杂性，同时有效地引导算法进行搜索，得到满足工程要求的稳定解。最后通过数值仿真实验验证，证明了方法的可行性和有效性。 研究的船舶智能布局设计方法通过算例证明是有效可行的，和传统的船舶布局设计相比，智能化水平有较大提高，在保证设计质量的同时，降低了设计者的劳动强度，提高了设计效率。 |
| 作者： | 王晨 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 王运龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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