帶平衡約束的多形狀裝填問(wèn)題的兩階段優(yōu)化算法研究.pdf

1、衛(wèi)星艙裝填問(wèn)題可簡(jiǎn)單描述為：將給定的儀器和設(shè)備等有效載荷合理地、緊湊地放置在衛(wèi)星艙的承載板上，滿(mǎn)足給定的性能約束前提下,使艙室盡可能小。求解該問(wèn)題時(shí)，一般都是將儀器和設(shè)備簡(jiǎn)化為圓柱體和長(zhǎng)方體，進(jìn)而將每一個(gè)承載面的裝填問(wèn)題歸結(jié)為平衡約束混合圓和矩形布局問(wèn)題，但這種簡(jiǎn)化可能降低其求解精度，進(jìn)而影響衛(wèi)星艙整體裝填方案的質(zhì)量。為此，本課題組在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下，以衛(wèi)星艙裝填設(shè)計(jì)為背景，研究帶平衡約束的多形狀儀器和儀表裝填的布局設(shè)計(jì)問(wèn)題。其

2、思想是：基于幾何、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和運(yùn)籌學(xué)等知識(shí)，首先將儀器和設(shè)備簡(jiǎn)化為圓柱體、半圓柱體、長(zhǎng)方體、三棱柱、梯臺(tái)和半圓柱長(zhǎng)方體，進(jìn)而將每一個(gè)承載板表面的裝填問(wèn)題歸結(jié)為圓、半圓、矩形、三角形、梯形及半圓矩形的多形狀混合裝填的布局問(wèn)題；然后探索可行有效的求解方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出一種基于改進(jìn)動(dòng)態(tài)調(diào)整的平衡約束多形狀粗裝填方法。將多形狀用其外包絡(luò)矩形替代進(jìn)行粗裝填。提出一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，并將其與擬人擬物算法結(jié)合，獲

3、得平衡約束多形狀粗裝填的最優(yōu)方案。數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明：提出的方法能在迭代求解過(guò)程中有較快的收斂速度，特別對(duì)大規(guī)模布局問(wèn)題有效。⑵提出一種基于移動(dòng)策略的平衡約束多形狀精調(diào)方法。對(duì)于已經(jīng)布局好的外包絡(luò)矩形的布局方案，去除外包絡(luò)矩形之后的方案還可以進(jìn)一步優(yōu)化，本文提出了一種簡(jiǎn)單的判斷干涉的方法，計(jì)算待布物之間的嵌入度，并應(yīng)用試探性的移動(dòng)策略，優(yōu)化布局方案。實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的干涉判斷的方法，有效的減少了干涉量計(jì)算的時(shí)間、提高了求解多個(gè)形狀的布局方案