演化算法求解桁架多目标拓扑优化的收敛速度研究

演化算法能够同时满足结构拓扑优化的前沿领域对全局优化、黑箱函数优化、组合优化和多目标优化的需求,但采用此类算法的可行性与必要性由其收敛性与计算效率决定。本文以应力约束桁架多目标拓扑优化问题为求解对象,致力于揭示在收敛性与计算效率两方面具有竞争力的算法。首先提出评估演化算法求解拓扑优化问题收敛性与计算效率的通用方法,采用穷举法严格推导了典型桁架多目标拓扑优化问题的全局最优解,并采用超体积指标定义了多层次收敛性能准则。最后通过比较研究得到不同收敛性需求下具有最快收敛速度的演化算法,并揭示了具有竞争力的算法机制。本研究为演化算法求解多目标拓扑优化问题的收敛速度奠定了理论基础,同时为高效求解实际工程拓扑优化问题提供算法支持。     

主动隔振下固支薄板基础振动抑制的参数多目标优化

考虑动力设备-隔振器-薄板基础为复合主动隔振体系,并将薄板视为固支形式;以传递力作用在薄板基础上某点导纳为中间变量,在传递力、导纳、薄板振动峰值位移及峰值点距离影响因素分析的基础上,进行了系统耦联参数的多目标优化研究。优化算法采用较新的强度Pareto进化算法(SPEA2),该算法具有参数设置少、收敛速度快、寻优能力强及Pareto最优解分布均匀等优点。目标函数考虑为薄板振动的位移峰值及峰值点间的距离,目的是在有效控制薄板振动的同时,尽可能地使薄板趋于单峰值点振动,这对于板上附属操作设备及工作人员是有利的;最后,在最优参数的基础上对隔振器的安装位置进行讨论研究。数值计算结果表明,本文方法可有效地计算出隔振系统的最优参数,并为工业建筑及其他工程振动的最优隔振设计提供新思路。     

基于车身装配结构优化的改进图分解算法

在考虑车身制造和装配成本的前提下对车身装配结构优化方法进行了研究,提出一种改进的图分解算法将车身装配结构最优地分解为一组部件.以白车身侧围的装配模型为例,将结构的几何图形转化为与之对应的关系拓扑图,再分割该关系拓扑图为一组工程约束下的单连通不交叉子图集,结合遗传算法中的算子操作,利用有限单元法分析并计算得到产品几何图形的最优分割,采用NSGA-Ⅱ算法并实现该装配体综合性能最优的目标.     

METHOD OF CENTERS ALGORITHM FOR MULTI-OBJECTIVE PROGRAMMING PROBLEMS

In this paper, we consider a method of centers for solving multi-objective programming problems, where the objective functions involved are concave functions and the set of feasible points is convex. The algorithm is defined so that the sub-problems that must be solved during its execution may be solved by finite-step procedures. Conditions are given under which the algorithm generates sequences of feasible points and constraint multiplier vectors that have accumulation points satisfying the KKT conditions. Finally, we establish convergence of the proposed method of centers algorithm for solving multiobjective programming problems.     

基于存档策略的多目标优化的遗传算法及其收敛性分析

设计了一种用遗传算法求解多目标优化问题的有效方法——基于存档策略的多目标优化的遗传算法,并讨论了此算法的收敛性.首先给出档案的定义,设计出基于支配关系下的带有存档策略遗传算法,并通过算例检验了算法的有效性;然后引入了两档案间的距离的概念,在此距离定义的基础上证明了算法在概率意义下是收敛的.     

货运列车的编组调度问题研究

针对货运列车的编组调度问题,根据实际情况和理论研究的需要,首先对模型做了分析和假定.在此基础上,以中时最短为优化目标,给出了基于0-1整数规划和多目标优化理论的优化数学模型,实现了理论上可行的编组调度方案.     

主通道位置不固定的设施布局问题多目标优化模型及算法

以物流中心设施布局问题为对象,提出了考虑出入口及主通道位置不固定情况下的设施布局问题的多目标优化模型并设计了其改进的遗传算法。首先,以物料搬运成本最小、活动关系密切度最大和面积利用率最大为目标,构建了考虑出入口位置不固定条件下的具有I型主通道的设施布局多目标优化数学模型。然后,设计了一种改进的遗传算法,包括:改进的编码、解码方法,追加了解码修正操作,基于惩罚函数策略的适应度函数等。实例测试表明,本算法的执行效率高而且结果稳定,优化效果好,布局结果紧凑适用。     

基于最小偏差和优势度的区间数互补判断矩阵排序法

针对决策信息以区间数互补判断矩阵形式给出的多目标决策问题。首先,给出相对优势度的概念和区间数加性一致性互补判断矩阵的判定定理。其次,建立一个目标规划模型,通过求解该模型得到区间数互补判断矩阵的权重向量,并利用各权重向量的总体相对优势度对方案进行排序,提出了基于最小偏差和优势度的区间数互补判断矩阵排序法。方法的核心是对数值型互补判断矩阵排序方法的拓展。最后,通过实例说明方法的可行性和有效性。     

基于NSGAII的协同产品开发项目自动协商决策

供应链环境下的协同产品开发项目中,核心企业与合作企业之间,需要对项目工期、预算和质量进行协商。科学高效的协商决策方法有助于协同产品开发项目参与各方实现双赢的协商目标。采用多Agent系统建立了协商问题的框架,构建了协商Agent以自身效用最大化和与对方建议相似度最大化为目标的多目标反建议模型;提出了基于NSGAII的自动协商决策算法,算法采用了正整数和小数混合的实数编码方式,并在遗传操作中增加了约束限制,剔除不可行个体。计算机仿真实验结果表明了算法对提高协商成功率和协商效果的有效性,说明了协商Agent可接受的最低效用值对于协商结果的影响。     

基于人机交互—蚁群算法的港口疏船调度优化

为解决因港口无法正常作业导致大量船舶压港后的疏船调度问题,从同时兼顾船公司和港口方利益出发,建立了船舶平均在港时间最短、额外作业成本最低、生产秩序恢复最快的调度生产多目标优化模型。利用多属性效用理论将多目标转换为单目标,并构建了相应的评价函数,采用改进的蚁群算法并结合人机交互以及邻域搜索方法求解,最后以大连港集装箱码头实际案例进行验证。结果表明,与通常调度方法相比,文中建立的优化模型能够更好地解决疏船问题;对比常规的蚁群算法,改进后的算法搜索效率更高。上述模型和算法为集装箱码头的生产组织调度提供了新的优化思路和方法。