改进的粒子群算法在桁架结构优化设计中的应用

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1、2012年12月应用数学与计算数学学报第26卷第4期Dec．2012C0MMUN．APPL．MATH．C0MPUTVolJ26NO．4文章编号：1006—6330(2012)04—0449—07改进的粒子群算法在桁架结构优化设计中的应用陈建涛，蒋亚峰(河北工程大学土木工程学院，河北邯郸056038)摘要应用改进的粒子群算法进行桁架结构优化设计．首先，在确定初始种群时用随机方向法产生一组适应环境值较高的初始种群，使算法快速收敛于全局最优解，降低了算法的时间复杂度；其次，将模糊推理应用于算法的参数动态调整中，提高种群的适应搜索空间环境的能力；最后，将改进的粒子群算法应用于桁架结构优化

2、设计中．算例表明，改进后算法的搜索性能得到了一定改善，为其应用于大型复杂的工程结构优化设计提供了借鉴．关键词粒子群算法；桁架结构优化；全局最优解；参数动态调整2010数学分类号81T80中图分类号0242．1；O244；0245文献标志码AApplicationofimprovedparticleswarmalgorithmintrussstructureoptimizationdesignCHENJian—tao，JIANGYa-~ng(CivilEngineeringCollege，HebeiUniversityofEngineeringHandan056038，HebeiP

3、rovince，China)AbstractThepurposeofthispaperiStoimprovethesearchperformanceoftheparticleswarmoptimizationalgorithmapplyingtosolvetrussstructureoptimiza-tion．Themethodnotonlyimprovesitsparameters，butcanproducethehigherqualityparticlesoftheinitialpopulationthantheoriginalalgorithm．Agroupofinitia

4、lpopulationisproduced，whichownsthehighercapacityofadaptingenviron-mentvalues．Thealgorithmnotonlyconvergencestothegloba1optima1solution．butreducesthetimecomplexityofthealgorithm．Fuzzyreasoningmethodisusedinthedynamicadjustmentofparameters，whichcanimprovetheabilitytoadaptingtothesearchspaceenvi

5、ronment．Theexamplethattheimprovedparticleswarmal-gorithmiSappliedtothetrussstructureoptimizationdesignshowsthatthesearchperformanceiSmodified．TheconclusioniSthattheimprovementmethodofthispaperimprovesthesearchperformanceoftheparticleswarmoptimization，anditprovidesreferenceforthecomplexenginee

6、ringstructureoptimizationdesign．Keywordsparticleswarmalgorithm；trussstructureoptimization；globalopti—malsolution；parameterdynamicadjustment2010MathematicsSubiectClassification81T80收稿日期：2012—04—16；修订日期：20120507通信作者：陈建涛，研究方向为土木工程力学分析与计算．E—mail：chenjiantao@hebeu．edu．cn应用数学与计算数学学报第26卷ChineseLibra

7、ryClassification0242．1；0244；02450引言结构优化设计的目的是寻找既安全又经济的结构形式，随着人们对结构综合效益提出更高的要求，建立结构优化的模型也越来越复杂【1】-目前，针对结构优化的传统设计方法主要有数学规划法和力学准则法．数学规划法虽然理论严谨，可以保证收敛，但计算量庞大，收敛速度慢，当遇到复杂的工程时可能无法计算．而准则法虽然物理意义明确，但一般要构建庞大的设计变量，计算量较大，而且计算结果也不一定就是最优【．由于传统算法的应用受限，现代仿生搜