基于蚁群算法的布局问题研究

《基于蚁群算法的布局问题研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于蚁群算法的布局问题研究ResearchonPackingProblemBasedonAntColonyAlgorithm作者姓名：宋真真导师（职称）：王金敏教授学科（专业）：机械工程（专业学位）提交论文日期：2016年1月分类号：学校代码：10066密级：学号：03M080613024基于蚁群算法的布局问题研究ResearchonPackingProblemBasedonAntColonyAlgorithm作者姓名：宋真真导师（职称）：王金敏教授一级学科：机械工程学科（专业）：机械工程（专业学位）年级：2013级提交论文日期：2016年1月学位授予

2、单位：天津职业技术师范大学i独创性声明声明：本人所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津职业技术师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津职业技术师范大学有关保留、使用学位论文的规定，特授权天津职业技术师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影

3、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，允许论文被查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月ii摘要布局问题是在满足一定约束的条件下，按照空间利用率最大、成本最低或者重心最低等评价标准，完成人们预期布局要求的问题。它在航空航天、板材切割、石油运输管路、机器人路径规划、物流运输等领域都有非常广泛的应用，好的布局设计方案不但会给人类带来便利，还会提高企业的经济效益，因此，研究布局问题具有重大意义。理论上，布局问题已被认定是NP问题，在一定的时间里求

4、得最优解是不可能的。关于布局问题，学者们进行了许多探索和研究，取得了一些成果，但仍有许多问题有待深入的研究。本文利用蚁群算法研究了三维矩形布局问题和三维管路布局问题。首先提出了解决三维矩形布局问题的蚁群优化算法，算法以追求较高的空间利用率作为目标。介绍了三维矩形布局问题的模型以及定位规则，然后，提出三维布局蚁群算法，算法中，将赋定值与随机生成两种方式作为初始信息素的来源，在更新方式的信息素挥发系数选取上提出分段选取的思想，之后采用部分算例，将五种不同的初始化方式和四种挥发系数不同的选取方式进行分析比较，选取出较好的组合方式。经过算例计算，与前人的结果进行比较得到了

5、较好的布局结果。随后利用蚁群算法对三维管路布局问题进行了研究，算法追求的目标是管路弯折数目尽量少和管路路径尽量短。首先，简要介绍PM2.5采样器的管路布局设计思路，确定布局的目标函数，处理三维待布局空间、障碍物以及管路模型；其次，提出适应管路布局蚁群算法。算法中信息素更新方式分为局部信息素更新和全局信息素更新两部分，并将两次的挥发系数取不同的值；之后，选择PM2.5自动换膜采样器简化模型进行实验验证，利用Matlab软件显示布局方案，对所得布局方案的合理性进行分析，并提出算法改进的方式，得出更佳的布局方案，同时分析了初始参数对布局结果的影响，提高布局效率，并分析了

6、初始参数对布局结果的影响。最后，文章对矩形布局和管路布局的研究成果作出总结，并展望了下一步所要进行的研究工作。关键词：蚁群算法，矩形布局，管路布局iiiAbstractThepackingproblemistheprocessofcompletingtheexpectedpackingobjectiveaccordingtosomeevaluationcriteriaundertheconditionofsatisfyingsomeconstraints.Itiswidelyusedinthefieldsofaerospace,sheetmetalcutting,

7、oiltransportationpipeline,robotpathpacking,logisticsandtransportation,goodpackingdesignschemewillnotonlybringconveniencetohuman,butalsoimprovetheeconomicperformance.Therefore,Itisofgreatsignificancetostudythepackingproblem.Theoretically,thepackingproblemhasbeenidentifiedasNP-problem,I

8、tisno