基于混合蟻群算法的離散變量結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是近四十年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，由于其具有設(shè)計(jì)合理、節(jié)省原材料等特點(diǎn)日益受到國(guó)內(nèi)外工程界的廣泛重視。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以降低結(jié)構(gòu)重量和材料成本，改進(jìn)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)特性、屈曲穩(wěn)定性等性能，是現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的重要研究方向。隨著結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法的迅速發(fā)展，離散變量結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)越來(lái)越得到關(guān)注。離散變量結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在數(shù)學(xué)上屬于組合優(yōu)化的范疇，組合優(yōu)化問(wèn)題屬于NP完全類(lèi)問(wèn)題，其求解算法屬于NP困難問(wèn)題。

2、 社會(huì)性動(dòng)物的群體活動(dòng)往往能產(chǎn)生驚人的自組織行為，個(gè)體行為顯得盲目的螞蟻在組成蟻群后能夠發(fā)現(xiàn)從蟻巢到食物的最短路徑。生物學(xué)家經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)螞蟻之間通過(guò)一種稱(chēng)之為“信息素”的物質(zhì)進(jìn)行間接通訊、相互協(xié)作來(lái)發(fā)現(xiàn)最短路徑。受其啟發(fā)，意大利學(xué)者Dorigo.M等于1991年提出一種群體智能算法一蟻群算法(ACO)，該算法自提出以來(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，在求解旅行商、二次分配、生產(chǎn)安排調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)路由、函數(shù)優(yōu)化等問(wèn)題方面得到了

3、廣泛應(yīng)用，顯示了該算法在求解組合優(yōu)化問(wèn)題方面的優(yōu)越性。 本文圍繞蟻群算法在離散變量結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，進(jìn)行了如下工作： 1、提出了一種混合蟻群算法。在系統(tǒng)地學(xué)習(xí)研究蟻群算法的原理、數(shù)學(xué)模型和組合優(yōu)化應(yīng)用的基礎(chǔ)上，分析三種尋優(yōu)模式，提出了混合蟻群算法，綜合三種不同的尋優(yōu)模式，調(diào)整不同尋優(yōu)模式蟻群數(shù)量的比例，使算法在保持較高搜索能力的同時(shí)，避免出現(xiàn)停滯現(xiàn)象。對(duì)算法的程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行了研究。 2、分析和研究了混合蟻群

4、算法的參數(shù)設(shè)置。對(duì)該算法應(yīng)用時(shí)的參數(shù)選擇原則進(jìn)行了探討，用于指導(dǎo)參數(shù)設(shè)置。進(jìn)行了算法的對(duì)比分析和測(cè)試函數(shù)的驗(yàn)證，表明了混合蟻群算法的良好性能。 3、將混合蟻群算法應(yīng)用于離散變量結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)離散變量結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化設(shè)計(jì)的性質(zhì)與特點(diǎn)，對(duì)該算法應(yīng)用時(shí)的設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件作了概要的分析與研究，拓寬了蟻群算法的應(yīng)用領(lǐng)域。 4、編制優(yōu)化程序。運(yùn)用FORTlRAN語(yǔ)言編制了混合蟻群結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，將優(yōu)化設(shè)計(jì)程序與