改進(jìn)遺傳算法及其在結(jié)構(gòu)工程優(yōu)化中的應(yīng)用研究.pdf

1、遺傳算法是近年來(lái)在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域和優(yōu)化領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注的一種擬生物進(jìn)化理論的仿生學(xué)算法。在廣泛閱讀文獻(xiàn)和調(diào)研的基礎(chǔ)上，本文對(duì)遺傳算法及其在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析與綜合，對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念、主要內(nèi)容和特點(diǎn)及其理論發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析總結(jié)；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入研究了遺傳算法的基本理論，基本結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)中的算法設(shè)計(jì)問(wèn)題和算子設(shè)計(jì)方法。本論文所做具體工作有如下幾點(diǎn)： 1.改編并調(diào)試了基于簡(jiǎn)單遺傳算法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)

2、計(jì)程序，通過(guò)離散變量的桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例驗(yàn)證該程序的可行性和高效性。 2.針對(duì)簡(jiǎn)單遺傳算法收斂速度慢、易陷入局部極小點(diǎn)(即早熟)等缺點(diǎn)，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施：(1)采用了小生境技術(shù)的遺傳算法，對(duì)二進(jìn)制編碼的交叉進(jìn)行了改進(jìn)；(2)借助生物界中個(gè)體壽命一般比較長(zhǎng)的思想，提出了競(jìng)爭(zhēng)最優(yōu)保留策略。實(shí)例表明，經(jīng)本文改進(jìn)的遺傳算法不論是對(duì)于連續(xù)或離散的、線性或非線性的、有約束或無(wú)約束的等函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題都表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

3、3.基于改進(jìn)的遺傳算法，建立以重量最小為目標(biāo)的桁架結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，編制了結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序。算例分析表明，改進(jìn)遺傳算法確實(shí)提高了遺傳算法在應(yīng)用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的收斂性和計(jì)算速度。 4.將改進(jìn)遺傳算法應(yīng)用于鋼筋混凝土空腹桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問(wèn)題，建立了以空腹桁架橫梁與立柱最經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際采用值進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明：本文優(yōu)化計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際采用值吻合，用改進(jìn)遺傳算法對(duì)鋼筋混凝土空腹桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)