目錄
“船舶與海洋結(jié)構(gòu)物先進(jìn)設(shè)計(jì)方法”叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 船舶管路 1
1.2 船舶管路系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1
1.3 船舶布局設(shè)計(jì) 3
1.3.1 船舶布局設(shè)計(jì)定義 3
1.3.2 布局問題常用算法簡介 6
1.4 船舶管路智能布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 10
1.4.1 船舶管路智能布局優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義 10
1.4.2 管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì)國內(nèi)外研究概況 12
第2章 船舶管路智能布局優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)建模研究 20
2.1 船舶管路布局空間環(huán)境模型 20
2.1.1 艙室模型 20
2.1.2 障礙物模型 23
2.1.3 布局優(yōu)劣區(qū)域模型 23
2.1.4 管路模型 24
2.2 船舶管路布局方向指導(dǎo)機(jī)制 25
2.2.1 方向指導(dǎo)機(jī)制 25
2.2.2 船舶管路布局方向指導(dǎo)機(jī)制的設(shè)置方法 26
2.3 船舶管路智能布局優(yōu)化模型 28
2.3.1 約束條件 28
2.3.2 目標(biāo)函數(shù) 29
第3章 基于遺傳算法的船舶管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 30
3.1 遺傳算法簡介 30
3.1.1 遺傳算法的產(chǎn)生和發(fā)展 30
3.1.2 遺傳算法的基本思想 31
3.1.3 遺傳算法的基本流程 39
3.1.4 遺傳算法的主要特點(diǎn) 40
3.2 船舶管路三維布局優(yōu)化遺傳算法 40
3.2.1 編碼方法和種群初始化 41
3.2.2 適應(yīng)度函數(shù) 43
3.2.3 遺傳算子 43
3.2.4 仿真實(shí)驗(yàn) 45
3.3 基于自適應(yīng)退火遺傳算法船舶單管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 49
3.3.1 遺傳算法的局限性 50
3.3.2 自適應(yīng)遺傳算法 50
3.3.3 模擬退火遺傳算法 51
3.3.4 基于自適應(yīng)退火遺傳算法船舶管路布局優(yōu)化 52
3.3.5 算法計(jì)算步驟 55
3.3.6 仿真實(shí)驗(yàn) 56
3.4 基于爬山遺傳算法船舶單管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 59
3.4.1 爬山遺傳算法 59
3.4.2 編碼方法 60
3.4.3 適應(yīng)度函數(shù) 60
3.4.4 遺傳策略 61
3.4.5 仿真實(shí)驗(yàn) 61
3.4.6 方向參數(shù)敏感性分析 63
第4章 基于蟻群優(yōu)化算法的船舶管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 65
4.1 蟻群優(yōu)化算法簡介 65
4.1.1 螞蟻覓食行為 65
4.1.2 基本蟻群優(yōu)化算法 67
4.1.3 改進(jìn)蟻群優(yōu)化算法 70
4.2 基于全局信息素迭代更新蟻群單管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 74
4.2.1 初始化和啟發(fā)式信息 75
4.2.2 選擇概率 75
4.2.3 解的構(gòu)造 75
4.2.4 局部搜索 76
4.2.5 信息素更新 76
4.2.6 停止準(zhǔn)則 77
4.2.7 仿真實(shí)驗(yàn)一 78
4.2.8 仿真實(shí)驗(yàn)二 83
4.3 迭代更新蟻群管路敷設(shè)系統(tǒng)參數(shù)敏感性分析 86
4.3.1 局部信息素殘留系數(shù). 86
4.3.2 全局信息素殘留系數(shù). 87
4.3.3 信息素權(quán)重.和啟發(fā)式信息權(quán)重. 89
4.3.4 蟻群螞蟻數(shù)量 m 90
4.3.5 結(jié)論 91
4.4 基于遺傳變異蟻群優(yōu)化算法船舶單管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 92
4.4.1 優(yōu)化算法的目標(biāo)函數(shù) 92
4.4.2 遺傳變異蟻群優(yōu)化算法 92
4.4.3 基于遺傳變異蟻群優(yōu)化算法管路布局優(yōu)化計(jì)算過程 99
4.4.4 仿真實(shí)驗(yàn) 100
第5章 基于協(xié)同進(jìn)化算法的船舶管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 107
5.1 協(xié)同進(jìn)化算法簡介 107
5.1.1 協(xié)同進(jìn)化的生物學(xué)基礎(chǔ) 107
5.1.2 協(xié)同進(jìn)化算法的基本特征 109
5.1.3 協(xié)同進(jìn)化算法的發(fā)展現(xiàn)狀 109
5.1.4 多種群互利共生類協(xié)同進(jìn)化算法 112
5.2 基于多蟻群合作式協(xié)同進(jìn)化算法船舶多管路布局優(yōu)化 118
5.2.1 多蟻群合作式協(xié)同進(jìn)化算法模型 119
5.2.2 多蟻群合作式協(xié)同進(jìn)化算法流程及其實(shí)現(xiàn) 121
5.2.3 仿真實(shí)驗(yàn) 123
5.3 船舶分支管路協(xié)同進(jìn)化算法建模 128
5.3.1 基本思想 128
5.3.2 算法模型 129
5.3.3 分支管路路徑優(yōu)化問題的分解 130
5.3.4 分支管路系統(tǒng)的協(xié)同進(jìn)化 130
5.3.5 重合勢能值 134
5.3.6 約束條件及優(yōu)化目標(biāo) 134
5.3.7 算法流程 134
5.4 船舶分支管路協(xié)同進(jìn)化算法仿真實(shí)驗(yàn) 136
5.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?136
5.4.2 遺傳協(xié)同進(jìn)化算法分支管路布局優(yōu)化仿真實(shí)驗(yàn) 136
5.4.3 蟻群優(yōu)化協(xié)同進(jìn)化算法分支管路布局優(yōu)化仿真實(shí)驗(yàn) 139
5.4.4 結(jié)論 143
5.5 并行管路與分支管路混合協(xié)同進(jìn)化算法 143
5.5.1 船舶多管路布局的基本特征 144
5.5.2 優(yōu)化算法的基本要素 145
5.5.3 協(xié)同進(jìn)化算法的改進(jìn) 148
5.5.4 協(xié)同進(jìn)化算法求解船舶多管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的計(jì)算過程 152
5.5.5 仿真實(shí)驗(yàn) 154
第6章 基于人機(jī)合作的船舶管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 163
6.1 人機(jī)合作思想及其在布局優(yōu)化中的應(yīng)用 163
6.1.1 人機(jī)合作思想國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 163
6.1.2 船舶管路布局優(yōu)化中的人機(jī)合作問題 165
6.2 人工個(gè)體與算法個(gè)體結(jié)合機(jī)理與結(jié)合方法研究 168
6.2.1 人工個(gè)體的獲取方式 168
6.2.2 構(gòu)建人工方案參考集 169
6.2.3 人工個(gè)體的加入原則 170
6.2.4 管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì)中的人機(jī)合作機(jī)理研究 171
6.3 基于人機(jī)合作遺傳算法的船舶單管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 172
6.3.1 算法的改進(jìn)及流程 172
6.3.2 仿真實(shí)驗(yàn) 173
6.4 基于人機(jī)合作蟻群優(yōu)化算法的船舶單管路布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 174
6.4.1 關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)及模型建立 175
6.4.2 算法實(shí)現(xiàn) 176
6.4.3 仿真實(shí)驗(yàn) 180
6.4.4 人工個(gè)體加入?yún)��?shù)的敏感性分析 184
6.5 基于人機(jī)合作的多蟻群協(xié)同進(jìn)化算法多管路并行布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 187
6.5.1 基于人機(jī)合作的多蟻群協(xié)同進(jìn)化算法模型的建立 188
6.5.2 基于人機(jī)合作的多蟻群協(xié)同進(jìn)化算法及流程圖 192
6.5.3 仿真實(shí)驗(yàn) 194
參考文獻(xiàn) 198