基于蚁群劳动分工的空间分配方法求解带平衡约束的圆形装填问题

针对以卫星舱布局为背景的具有NP难度的全局优化问题——带平衡约束的圆形装填问题,提出基于蚁群劳动分工的空间分配方法。该方法将圆形装填问题看作空间分配问题,并借鉴蚁群劳动分工的任务分配来实现圆形装填问题的空间分配。通过中心平移策略和允许干涉策略,将带平衡约束的圆形装填问题由多目标带约束优化转化为单目标无约束优化。从空间的角度出发,建立了蚁群劳动分工与圆形装填问题之间的映射关系。引入蚁群劳动分工中的刺激—响应原理,提出了空间分配方法。该方法为圆形待布物定义了4个占位动作,并设计了相应的刺激和阈值,进而通过刺激—响应方式完成问题求解。通过3组共13个代表性算例的计算结果及与其他算法的比较表明,所提方法找到的圆形容器半径多为最优或者次优,且静不平衡量的精度最高。