三維管路自動敷設算法及干涉校驗方法研究.pdf

1、管路敷設是指在具有約束的環(huán)境中，規(guī)劃一條從起點位置到終點位置滿足約束的最優(yōu)或較優(yōu)路徑。隨著工業(yè)化的高速發(fā)展，管路在許多領域得到廣泛應用。但是由于三維管路敷設空間復雜，約束條件嚴格，早期敷設主要依靠經(jīng)驗豐富的工程師手工完成，效率低下。隨著 CAD技術的發(fā)展，三維管路自動敷設成為可能，出現(xiàn)了許多高效算法，提高了敷設效率。但各種算法在實用性、復雜度或優(yōu)化結果等方面都有一定的局限性，還沒有形成一套完整的理論體系。本文提出一種適于三維管路敷設的改

2、進的人工魚群算法，該算法可有效降低復雜度，提高實用性。
　　在單管路敷設階段，首先根據(jù)約束條件建立單管路敷設優(yōu)化模型；為簡化敷設空間，建立柵格空間預處理模型。之后提出改進的人工魚群算法，該算法將優(yōu)化過程分為初步優(yōu)化和深度優(yōu)化兩個階段。在初步優(yōu)化過程中為避免人工魚盲目搜索，設置主方向作為啟發(fā)信息；為避免陷入局部最優(yōu)解，針對柵格預處理模型的特點，對人工魚群算法的基本參數(shù)和基本行為進行改進。在深度優(yōu)化過程中提出人工魚的繁殖行為和吞食行為

3、，來進一步優(yōu)化結果。
　　在多管路敷設階段，針對多管路敷設的特點，首先建立多管路敷設的優(yōu)化模型。然后對單管路敷設算法的啟發(fā)信息進行改進；并將單管路敷設算法與小生境技術相結合，實現(xiàn)多管路協(xié)同敷設。
　　為使敷設結果更適用于實際工程，需對三維管路進行干涉校驗。文中提出了一種向量法來求解干涉問題，總結了各類判別標準來判斷管路間的干涉情況。該方法既避免了復雜的投影變換又易于程序實現(xiàn)，可快速實現(xiàn)管路的干涉校驗。
　　最后利用UG