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粒子群算法及其在机舱布置优化的应用研究
| 论文题名： | 粒子群算法及其在机舱布置优化的应用研究 |
| 关键词： | 粒子群算法;机舱布置;船舶设计;布局优化 |
| 摘要： | 船舶总布置设计是船舶设计中的重要环节，总布置的设计好坏直接影响船舶的使用效能、航行性能、安全性和结构强度。机舱是船舶的心脏，它不仅影响到船舶的航行安全，也影响到船舶的载重量、船速，并且对环境也有很大的影响。由于机舱的位置会影响船舶上层建筑的型式、水密舱的划分和布置，甚至影响船的使用效能和技术经济性能，所以它是船舶总布置设计中的一个重要问题，是总布置设计的延续和深化。对舱室布置来说，设计者要考虑在有限的舱室空间中如何布置设备，使其满足结构和性能的各种约束，它属于带性能约束的布局问题。它是一个不断反复、螺旋上升的过程，传统的设计方法是借助于CAD系统提供的交互方式，反复设计，逐步求精，使得船舶舱室布置设计过程繁琐冗长，效率低下。机舱布置是舱室布置中的一部分，且机舱区域内设备繁多，相对位置关系复杂，需要考虑的内容更多，涉及的范围更广，因此设计效率极其低下，目前，这方面的研究相对匮乏，为了缩短设计周期，提高设计效率和质量，减少设计所需的时间与成本。人们开始寻求与探索新的设计理论、方法与工具。本文从布置的角度出发，以机舱布置设计为研究对象，结合布局优化和舱室布置优化的研究成果，运用粒子群优化算法和理论，来实现机舱布置设计的优化。 首先研究了粒子群算法的原理，分析了算法的特点，对算法进行了改进，并结合测试函数进行分析，然后通过分析机舱设备的类型和一般布置原理提出了机舱布置设计知识的表达和推理机制，并在CATIA中实现了三维设备模型的建立；其次根据布置原则建立了机舱布置优化的数学模型，并分析了设备间的位置关系，提出了约束关系的数学表达，采用数值算法实现约束关系的求解；最后将粒子群算法应用到机舱布置优化中，并用实例证明了方法的正确性和有效性。 |
| 作者： | 周发模 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 蔡薇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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