考虑双联卡箍约束的航空发动机多管成束敷设优化方法

为解决航空发动机多管路成束敷设问题,提出了一种基于双联卡箍约束和改进NSGA-Ⅱ的管路敷设优化方法。提出一种基于混沌反向学习机制和Levy变异算子的改进NSGA-Ⅱ算法,以改善算法收敛性和非支配解分布性。为解决管路和卡箍的装配约束和设计耦合关系,建立了基于双联卡箍约束的路径模式,生成卡箍和路径控制点,综合考虑管路敷设与卡箍布置规则,基于改进NSGA-Ⅱ设计管路-双联卡箍敷设算法,对卡箍位姿参数和管路路径同时求解。根据多管端口相对位置,提出基于聚类分析的管路分组及敷设序列规划方法,调用管路-双联卡箍敷设算法完成多管成束规划。所提敷设方法在管路设计阶段即考虑卡箍布置问题,实现了双联卡箍布置和多管成束敷设的同时自动规划,最后通过测试函数和敷设算例验证了所提方法的有效性。     

基于遗传算法的管路智能敷设应用研究

为提高计算机辅助管路敷设效率,本文采用遗传算法进行管路路径的寻优,以解决自动绕障且路径最短的管路智能敷设难题。文中构造了创建管路路径的适应度模型,同时融入敷管工程约束规则,解决了工程规则表达问题,探讨了三种遗传操作方式。给出了创建管路路径遗传算法的算法流程,基于平面障碍物进行了遗传算法创建管路路径的可行性测试。最后针对三维发动机数字模型样机采用空间网格划分的基础上,自动敷设了20余根典型的管路,验证了智能敷管的可行性。     

航空发动机复杂约束空间内管路敷设技术

手工敷设复杂产品的管路及线缆,会造成反复改动而导致无法避免的浪费,为解决这一问题,综合考虑管路敷设工程规则,基于计算几何、微分几何和智能优化等思想,系统介绍了提出的若干航空发动机管路敷设算法,对管系的敷设顺序与管路路径进行自动求解.算法针对复杂回转空间,不局限于柱面,更具一般性;管路贴近机匣表面并沿测地线敷设,获得了更优的管路轨迹;而对敷设顺序的排序求解,进一步优化了管系的整体敷设.通过若干敷设算例,验证了该方法的有效性.     

基于MOPSO的航空发动机分支管路多目标布局优化

分支管路的布局优化属于NP难问题,其多目标优化情况则更加复杂。针对航空发动机分支管路多目标敷设问题,以分支管路长度最小化、分支点数量最小化以及管路平滑度最优为优化目标,建立了基于避障Steiner树的分支管路多目标布局模型。考虑到模型的复杂性,设计基于多目标粒子群优化（Multi-objective particle swarm optimization,MOPSO）的模型求解算法。其中,以分支点数量和坐标作为决策变量;针对分支管路拓扑结构特点,提出一种分支管路平滑度计算方法,结合非支配排序和网格密度计算完成个体多目标评价;通过可视图和测地线处理约束条件;通过多目标粒子群进化计算求得Pareto解集。所建立的分支管路多目标布局模型及求解算法考虑了多端点情况、多目标优化以及避障约束。最后通过管路敷设算例验证了可行性。     

基于工程规则的航空发动机管路敷设算法

复杂装备如航空发动机通常包含大量的对产品性能与可靠性有着重要影响的管线,管线敷设需要考虑空间限制与规则约束,手工敷设会导致反复修改且效率低下.提出一种基于工程规则的航空发动机管线自动敷设算法.该方法将航空发动机布管问题描述为求取满足一定规则的扫掠圆运动轨迹问题,采用柱坐标系对航空发动机的回转布管空间进行描述,构建轨道线框用于限定扫掠圆的运动轨迹.提出基于工程规则的布管算法引导扫掠圆接近目标,并提出障碍轮廓扩张法使得扫掠圆绕过形状复杂的管路附件.算法存储空间小、搜索速度快,且不局限于柱面或锥面,因此更具一般性.通过若干航空发动机管路敷设的数值算例,验证了算法的可行性与高效性.     

基于SHO-NSGA混合算法的飞机油舱管路自动布局方法

针对飞机油舱内部管路路径规划问题,提出一种基于改进斑鬣狗算法的飞机油舱管路自动布局方法。为了提高斑鬣狗算法的全局搜索能力以及收敛速度,在种群进化过程中引入扩散搜索机制对迭代过程中最优解进行扩散,以达到提高全局搜索能力的目的;在算法迭代后期引入深度包围机制,使其在最优解中随机搜索以提高算法的收敛速度。采用栅格法构建敷设空间数学模型,以管路路径最短为优化目标,以管路路径不与障碍物发生干涉、管路折弯角度及管路折弯半径为约束,建立管路布局优化数学模型。进一步,考虑管路的支臂布局问题,以支臂总长和支臂姿态作为支臂布局双目标优化函数,运用遗传算法NSGA-Ⅱ对管路支臂布局方案进行编码生成初始个体,设计交叉、变异规则,求解管路支臂布局的Pareto解集,进而获得管路支臂布局方案。最后,通过数值算例及管路敷设仿真验证所提方法的有效性。     

基于最短路径快速算法的船舶管路自动敷设方法

为解决船舶管路布置依靠专家经验且效率较低的问题,提出一种基于最短路径快速算法的船舶管路自动敷设方法。在该求解方法中,首先对布置空间进行网格化处理,根据管路布置的约束对网格状态进行设置,再将传统的最短路径快速算法扩展到三维网格空间,并将网格能量值引入距离松弛函数,将可以通过网格能量描述的布置约束考虑其中。在此基础上给出单管路和带分支管路的敷设方法,并针对船舶管路对弯头数目、成束敷设、折弯长度、支架设置和接口方向等约束的要求,给出基于最短路径快速算法的处理方法。通过两个布置实例验证了方法的有效性。     

自动创建管路路径的投影层面法研究

针对航空发动机外部管路系统密集跨越的结构特点,提出了自动创建管路路径的投影层面法（PLB）。该方法根据计算机辅助敷管的要求,结合航空发动机的结构特点,使敷管在满足管路设计约束要求的同时,改变了管路敷设的随意性,解决了计算机辅助的三维敷管的难题。归纳出管路设计的约束要求,提出了创建路径的6种基本模式,并用图解方式介绍了利用层面法创建路径的方法及步骤。最后采用作者开发的敷管软件,在三维发动机电子模型样机上进行了管路敷设,验证了本方法的正确性及工程实用性。     

基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法

针对复杂机电产品中的管路布局效率低且依赖于经验的问题,提出一种基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法。分析了布局过程中的工程约束,并对布局空间进行了栅格化处理;提出以A*算法作为路径搜索算法,通过构建基于长度、折弯数和方向的启发式函数,并通过改进安全性和安装固定等特定约束实现了管路路径的自动搜索。在得到初始路径后,采用二分思想对路径节点进行筛选,提出面向可制造性约束的路径优化方法,从而使布局设计结果满足可加工性要求。开发了管路自动布局设计与优化系统,并进行了算例测试与实例分析,验证了所提方法的可行性。     

一种基于工程规则的管路自动布局与综合优化技术

针对复杂产品中管路布局耗时长,返工率高的问题,提出一种基于工程规则的管路自动布局与综合优化方法。该方法采用运动规划算法对管路系统进行自动布局,在此基础之上通过模拟退火算法对管路布局方案进行优化。在布局完成后,综合考虑管路的可加工性,结构特性,强度特性等工程约束,采用一种基于一阶谓词的知识建模方法建立了管路布局知识库,在此基础上提出一种基于ASP推理机的管路系统自动评价技术,实现了管路布局的综合评价,并将评价结果反馈给设计人员进行布局方案的优化。以航空发动机液压管路系统为例进行了应用验证,证明了该方法的正确性。     

航天器管路卡箍成形技术工艺优化

航天器管路卡箍是比较常用的管路安装支撑结构,为了满足航天器管路卡箍可靠性提升与批量化生产的需要,对管路卡箍传统的"一模单件"的成形方法进行了工艺优化,提出了管路卡箍"一模多件"的成形工艺方案,通过ABAQUS软件对管路卡箍成形过程进行仿真计算与分析,得到卡箍成形的回弹量值,并将回弹量值反馈到模具设计中,确定了航天器管路卡箍成形模具的关键设计参数。经过实际型号验证,该工艺方案大大提高了卡箍一次成形的合格率,减少了因成形模具磨损导致产品稳定性差的问题,缩短了研制周期,生产效率得到了提升,可为后续其他批量产品的研制提供借鉴。     

航空发动机管路智能布局

针对目前航空发动机管路布局的研究现状和航空发动机外部管路布局空间的特点,提出了基于工程规则和空间离散的航空发动机管路布局方法。该方法是根据航空发动机外部管路布局空间为回转空间的特点,将航空发动机管路布局问题简化成沿径向、轴向和周向的运动轨迹规划问题。接着,将空间构造和空间离散思想与工程规则相结合,建立了小环境布局空间以及离散其为若干个曲面。最后,通过提出的路径运动轨迹方程以及满足工程规则的布管策略进行路径搜索。实例验证了方法的可行性与高效性。     

规则约束和蚁群算法三坐标测量路径规划研究

为了提高三坐标测量中测量路径的有效性和合理性,采用带有规则约束的蚁群算法对三坐标测量路径进行优化。基于新一代GPS相关思想,将"几何要素"作为规划对象,并结合实际测量规则及相关理论研究,提出了测头路径规划规则。利用多色集合中的围道布尔矩阵建立了被测几何要素与测头角度和检测平面之间关联关系的形式化描述模型,在该模型与相应规划规则的共同约束下,利用蚁群算法对路径进行优化。经实例验证,表明该方法可靠、有效。     

火箭贮箱管路自动布局及优化设计方法

针对火箭贮箱管路设计效率低且依赖人工经验的问题，提出一种基于改进快速扩展随机树(RRT)算法和粒子群(PSO)算法的管路自动布局及优化设计方法。利用RRT算法进行管路路径规划，并建立管路的初始控制点模型；由于规划过程中无法考虑流阻和制造能力等工程要求，在此基础上，考虑管路的折弯角度、折弯半径及长度等几何参数对流阻的影响，以最小流阻作为优化目标，建立管路的优化模型，采用PSO算法对管路进行优化；最后以火箭贮箱的箱间段管路为对象，通过仿真验证所提方法的有效性。     

融合启发式规则和文化基因算法的多缓冲炼钢—连铸生产调度

针对炼钢连铸生产多缓冲多约束的特点,基于浇次调度提出一种混合启发式规则与文化基因算法的调度方法。建立了炼钢连铸生产调度模型,提炼出有限、无限和可加工三类缓冲区。提出浇次内和浇次间两种启发式规则,通过缓冲区分配和定时来保证同一浇次内的生产顺行和各浇次间的准备时间约束。设计了文化基因算法,将启发式规则融进初始化和解码过程,构造基于优先组合矩阵的变邻域搜索算子改进其局部优化。通过某炼钢厂的实例及随机实验表明所提方法有效,且具有优异的局部拓展与全局优化能力。     

多车型联运整车物流配送优化模型及算法研究

根据现代承运车的多层多排的结构特点,通过细化承运车配载空间,建立以单层、单排为粒度的可配载逻辑。依据目标函数和各项约束条件,特别是考虑物流能力约束,建立多承运车型联运的整车物流配送优化模型。基于分支定界算法的波动分析,给出了基于改进分支定界的新启发式配载优化算法。并对订单客户目的地进行聚类分析形成中心客户方向的单元群,考虑实际装载运输能力约束,利用改进Dijkstra路径算法,获得客户单元群内部节点线路优化方案,最后给出了应用实例验证算法的有效性。     

基于多目标决策的车间作业调度算法研究

为解决具有多目标约束的Job-shop问题，提出了一种利用模糊综合评判规则和优先分配启发式算法相结合的调度算法。首先，用层次分析法给出各评判目标的评价权重；再由模糊综合评判规则确定目标权重下零件各工序所用的加工机床；最后，利用优先分配启发式调度算法确定在同一台机床上加工的各零件的先后顺序。实验结果证明了算法的有效性。     

基于混合启发式算法的集装箱装载优化

针对多约束条件下大规模的集装箱装载问题，以集装箱的空间利用率最大化为目标提出了基于块装载算法的剩余空间启发式算法与模拟退火算法相结合的混合启发式算法。剩余空间启发式算法的核心是在满足多约束条件下，根据块装载算法生成简单块和复合块，有效降低大规模集装箱装载的维度，并且通过剩余空间的分割和合并方法确定块装载的目标空间，利用装载序列优化装载方案中的块选择，得到优化的初始装载方案。模拟退火算法结合剩余空间启发式算法采取领域操作策略优化装载序列寻找最优装载方案。实验结果表明，与混合遗传模拟退火算法相比，混合启发式算法在大规模多约束算例上装载率提高了4.90%，稳定性也得到了提高。     

基于Kriging模型的复杂产品管线敷设顺序粒子群优化

复杂产品的管线布局问题十分复杂,除管路路径规划算法外,敷设顺序对管线整体敷设有着十分重要的影响.以往的研究大多将重点集中在管线路径规划方面,而对敷设顺序的研究还比较少.以航空发动机为例,提出一种基于Kriging模型的管线敷设顺序的规划方法.针对敷设顺序规划这一离散优化问题,通过论域连续化处理,建立粒子群算法优化相关函数参数的Kriging近似模型.在Kriging模型的基础上,应用离散粒子群算法搜索最优顺序,避免在优化过程中反复应用管线路径规划算法进行计算,显著提高规划效率.对离散粒子群算法的改进进一步提升算法的搜索性能.所提规划方法具有很好的通用性,仿真试验验证了方法的有效性与高效性.     

超高层办公塔楼施工管道直埋敷设施工技术

针对当前超高层办公塔楼管道施工存在严重渗漏的问题，以广发银行总部大楼项目为例，开展对其管道直埋敷设施工技术研究。在明确该工程基本工况的基础上，按照施工设计要求，完成超高层办公塔楼施工管道安装；采用直埋敷设的方式，完成该项目中电管配管的施工；最后采用沟槽式卡箍连接方式，完成管道连接。通过施工后开展水压测试验证，新的施工技术的应用可以确保管道不发生渗漏，有效提高管道施工质量。