插座板上插孔的计算机辅助布局设计：约束二维布局优化问题

研究了在圆形插座板上，根据给定ｎ个插头，考虑插座板的可布空间约束和插头的拔脱力，插座板的紧固螺栓力和拉紧弹簧的弹簧力等约束的情况情况下布置插孔位置，它属于约束布局优化问题，本文给出计算机辅助布局设计的数学模型，算法以及算例验证。     

家居布局的层次化约束及其粒子群优化

家居布局作为虚拟场景设计的重要内容,在虚拟现实、三维游戏以及室内家居设计中都有应用.针对现有的家居自动布局方法存在约束冲突容易导致局部最优,以及由于全局优化方法收敛速度慢而达不到实时要求的问题,提出层次优化的思想化解约束冲突并采用粒子群优化算法解决布局优化问题.首先引入层次树对家具之间的约束关系进行结构化组织,避免约束冲突;然后引入粒子群优化算法进行优化求解,由于粒子群优化算法有着良好的并行结构,便于GPU加速,从而提高算法效率.通过多样化的实例对算法的有效性进行了验证,并对运行效率进行细致分析,结果表明,文中方法提升了家居布局的质量和效率.     

基于FBS的卧室在线自动布局算法

针对室内布局计算时间较长、无法在网页上在线自动放置家具的问题,提出一种基于FBS(功能—行为—结构)的卧室移动网页在线自动布局算法.该算法从卧室家具的功能出发,分析其使用行为,确定家具摆放顺序,构建面向卧室布局的FBS模型.首先根据家具功能设计初始静态能量函数,然后针对用户在线家具编辑设计动态布局能量函数,并设计了增量式家具自动布局算法.实验结果表明,文中算法的布局结果与实际案例相符,其适应性、多样性与轻量性均良好,可达到网页在线卧室自动布局.     

基于案例库的室内区域自动布局方法

为了在复杂的室内空间中自动生成合理的家具布局,提出基于案例库的室内区域自动布局方法.首先从案例库中抽取先验知识,训练布局预测模型;然后将布局问题的硬约束和布局预测模型相结合,构造能量函数,以描述室内功能区域布局的合理程度;最后在目标空间中通过随机优化的方法对能量函数进行优化求解.实验结果表明,在没有提前设定布局约束的情况下,该方法能在复杂的室内空间中生成较合理的家具布局.     

基于遗传算法的建筑布局求解算法

通过分析建筑布局的特点提出了建筑布局的两种表示方式：特征树表示和矩阵表示。提出使用遗传算法来对布局设计过程中的方案进行约束和控制。对原有的遗传算法做了改进,在适应度函数构建方面,增加了对称度和黄金分割度的度量。实验结果表明,该算法非常适合于求解布局问题。     

三维几何布局的一类启发式求解算法

讨论了一个三维几何布局的复合知识模型ＣＡＬＧ,提出了布局求解顺序规划的启发式规则及相应的布局方案求解策略。该算法有很强的灵活性和柔性。与此同时还讨论了布局求解过程中存在的循环约束、约束不足、鸨噎载及干涉检测等情况的判断及相应处理方法,肖效地支持布局方案的生成。该方法在车身内几何布置设计和机床模块化设计中得到了有效物验证。     

一种改进的VLSI电路有效布局算法

采用重心矩形约束[1]进行VLSI布局会出现以下问题：(1)布局边界的浪费,出现不可利用的小区域;(2)放置模块时可能会出现模块放置在实际有效区域内却因为重心约束成为非法放置。为了解决该问题,本文提出了一种改进文献[1]的VLSI布局启发式算法：通过设计模块的优先顺序进行合理布局,并辅助于边界矩形来解决重心矩形约束出现的问题;对模块布局放置的多个可能位置进行比较,并将其放置在优先度最高的适当区域。用Banchmark（ami33,ami49）和文献[1]的数据进行测试,结果表明新算法：（1）算法简洁高效,运行时间短;（2）布局结果明显好于文献[1]。     

基于蚁群算法的带平衡约束矩形布局问题的启发式求解

以卫星舱布局问题作为研究背景,求解了带平衡约束的矩形布局问题。采用启发式策略设计了分区域分步布局法,该策略将圆形卫星舱承重板分成4个区域,分区域同步进行布局。当所布矩形和区域都确定时,采用最左最底填充策略进行布局。该方法通过不干涉约束,使布局紧凑,通过控制系统质心的位置,使系统保持平衡。在启发式策略的基础上,设计了蚁群算法搜索优化定位次序,从而得到优化的布局。数值仿真结果表明,该布局方法具有优良的计算性能。     

面向虚实融合的卧室箱体建模与布局算法

目前室内家居设计平台有以下问题:室内场景建模操作的复杂性大,布局设计人工干预比较多,自动布局响应速度不理想等问题。对此以卧室家居为例,面向由真实室内图片转换而来的箱体模型和虚拟家具模型之间的虚实融合,采用基于图像渲染的技术TIP(tour into picture)将二维室内图片转换为三维箱体模型,以实现和三维家具模型的兼容,实现维数的一致。同时,在箱体模型中,对家具模型实现自动布局。自动布局采用基于放置场能量分布的自动布局算法。首先确定家具布局顺序,接着初始化能量分布,然后按序布局过程中动态更新能量分布,为下一个家具布局做准备,最后根据布局后的能量分布计算漫游区域和视觉朝向。实验表明,该算法可针对不同大小、不同家具组合的卧室,实现较快和较好的自动布局,规划出较好的漫游方案,实现虚实融合。     

面向异质结构的可重构任务在线布局算法

基于同质结构模型的可重构任务布局算法和内部资源多样的可重构器件不相适应,不利于实际运用.针对BlockRAM等静态单元在器件上的分布对硬件任务存在位置约束的问题,建立了异质结构的器件和硬件任务模型,并提出一种基于相对任务覆盖度的在线布局算法.通过为布局任务等待队列设立滑动窗口,根据窗内任务集合对器件空闲单元的相对任务覆盖度选择当前任务的放置位置,兼顾后续任务的布局需求,从而提高了整体布局效率.实验结果表明,该算法能取得较低的任务平均等待时间和较高的器件利用率,优于First Fit算法.     

基于序列对表示的对齐约束模块布局算法

在片上系统(SOC)的设计中,常常需要把某些单元摆放在某一预定坐标线附近相对较小的区域内.这一约束的来源是,在总线结构中,通过总线传递的数据,应当同步地出现在总线上,不能有较大的时延.对带有预定坐标线对齐(PCA)约束的模块布局问题进行研究,导出了约束模块之间的一系列关系,由此得到满足约束布局的必要条件.并且设计了多项式时间复杂度的算法,能够确保得到可行的模块布局.使用ami33和ami49对该算法进行了测试.实验结果证明,算法是有效的.     

基于直流通路划分的模拟集成电路布局方法

对模拟集成电路自动布局方法进行研究,提出基于直流通路划分的布局算法,结合直流通路顺序约束和电源方向上的位置约束,采用空间搜索布局算法提供初始布局,并用模拟退火算法进行迭代优化。使用工业界常用的电路做测试,实验结果表明,该方法可以在满足对称和邻近等约束的基础上产生紧凑的布局结果,并且最小化直流通路和信号流路径的寄生效应。     

力驱动三维FPGA布局算法

三维FPGA布局问题的复杂度与二维情况相比成指数倍增长,布局算法需要花费大量时间,影响了FPGA物理设计效率.为了在保证布局质量的前提下缩短布局时间,提出以线长为优化目标基于力驱动的三维FPGA布局算法——3D-WFP.该算法由整体布局、坐标合法化和层划分、布局优化3个阶段组成,通过力驱动算法快速形成整体布局,为后续2个子过程提供更精确的逻辑单元位置和时延信息.提出三维空间填充曲线,根据位置和时延信息依次对逻辑单元按照三维空间填充曲线进行坐标合法化和层划分;修正了低温模拟退火进行布局优化的解空间,大大加快了低温模拟退火的收敛速度.与已有的三维FPGA布局算法比较,3D-WFP在保证运行时间和时延性能的前提下,有效地缩短了最终布局结果,缩短的总线长达7.38%.     

空间位置耦合的地理社交网络可视化布局算法

针对传统力引导布局算法无法兼顾节点初始地理空间位置特征的问题,提出了空间位置耦合的力引导算法(SCFDA),该算法在节点布局时,使节点除了受到胡克引力和库伦斥力影响外,还受到来自节点隶属的空间社团的中心重力和边界斥力影响,这样节点将在一定地理空间范围约束下实现布局和位置调整.在计算中心重力时顾及节点的内部度因素,使得内部度越高的节点越靠近空间社团的中心,在计算边界斥力时兼顾节点的外部度因素,使得外部度越高的节点越靠近空间社团的边界.利用2组社交网络签到数据集Gowalla和Brightkite进行了实验,通过兼顾内部度和外部度因素的综合评价指标值E(G)对实验结果进行评价,横向对比实验结果表明,SCFDA的E(G)值约为传统力引导布局算法的十分之一,而E(G)值越小则代表布局结果在顾及节点空间位置特征方面越合理;纵向对比实验结果表明, SCFDA在不同数据集和不同数据量上均具有普适性.     

电缆虚拟布线中的物理特性分析与布局设计技术

针对机电产品中电缆布局设计中没有考虑物理特性导致电缆取样长度不准确的问题,提出了虚拟环境中基于物理特性的电缆布局设计方法.首先使用非均匀三次B样条曲线拟合电缆中心线,并考虑电缆的弯曲半径,使电缆在拐角处的转弯半径符合其物理特性;然后采用能量优化造型法得到电缆调整过程中的静态位姿,并利用定长约束下搜索算法对求解结果进行优化;最后提出利用局部曲率约束算法控制电缆的弯曲变形,使电缆布局时更符合其弯曲特性.由于该方法考虑了柔性电缆的物理特性,提高了电缆布局结果形态的真实性和取样长度的准确性.最后设计并开发了基于物理特性的电缆布局设计原型系统,并通过实例验证了文中算法的可行性.     

布局优化子问题的改进遗传神经网络算法

带性能约束的航天舱布局问题可分解为有限多个子问题,每个子问题克服了关于优化变量的时断时续性。本文针对子问题(关于同构布局等价类),首先构造了用于产生与已知布局方案同构的布局方案的优化算法,然后在给出组合变异策略的基础上,设计了连续空间上基于实数编码的改进遗传神经网络算法。将该算法应用于二维布局优化子问题,数值实验表明该遗传神经网络进行布局逼近是有效的。这种方法是对布局问题求解的有效探索。     

正交文化算法及其在布局优化问题中的应用

布局优化问题是工程应用中普遍存在的一种组合优化问题,属于NP完备问题。针对布局优化问题,将差异演化算法和郭涛算法融入文化算法的框架,利用正交设计方法初始化种群,提出了一种正交文化算法。通过对一个带约束的和一个较大规模的不带约束的布局优化问题进行性能比较,验证了该算法的可行性和有效性。     

飞翼式飞行器结构布局与构件尺寸的两级优化

为优化飞翼式飞行器的结构,提出同时考虑结构布局优化和构件尺寸优化的两级优化方法. 第1级优化将翼梁数量范围和位置范围作为约束,以重量最轻为优化目标,采用iSIGHT的多岛遗传算法优化结构布局;第2级优化给予第1级给定的结构布局方案,在满足应力约束和位移约束的前提下,确定各构件最佳尺寸,使该结构布局方案的结构重量最轻. 在第2级优化中,根据CAD外形模型和固定的结构布局参数,采用MSC Patran的PCL语言自动生成飞机的结构有限元模型,采用MSC Nastran优化全机结构,并将优化结果返回给第1级. 再通过两级之间的迭代获得结构布局和构件尺寸的最优设计方案. 整个两级优化过程用iSIGHT集成. 实例表明该方法为飞翼式飞行器结构布局和构件尺寸协同优化问题提供1种有效的解决办法.     

基于几何推理的布局设计新方法

面向约束的布局设计问题一直是布局研究的热点．本文提出了一个基于几何推理的布局设计生成算法，其最大优点就是充分利用参数化设计的优点，建立了影响布局设计的变量之间的关系．该算法具有较强的柔性，易于扩充，并支持约束一致性检测和影响布局设计参变量的局部修改．算法已在作者研制的车身内布置设计系统中得到了较好的应用．     

基于模拟退火算法的布局问题研究

在传统模拟退火算法的基础上,对布局问题的优化算法进行了研究,采用回火策略,改进一般模拟退火算法寻优的效果;结合布局问题的具体特点,采用Sequence Pair来描述布局问题的解结构,综合构成了一种新的求解布局问题的模拟退火算法.通过算例验证,该算法优于传统优化算法和普通启发式搜索算法,并且对增量布局也能够取得较好的效果.