工程设计中基于遗传算法的实例修改技术

介绍了将遗传算法用于CBD系统中的实例修改技术，通过一实例说明了这种方法的可行性和有效性，为CBD系统中的实例修改提供了一种可操作的算法，同时也改进了传统遗传算法的一些特性，并提出了今后的研究方向。     

CBR系统中的实例修改研究

实例修改是CBR系统中的重要环节和难点,主要原因在于实例的多样性和实例在修改时具有领域依赖型。针对上述问题,首先分析了传统的实例检索方法,并在此基础上提出在实例检索阶段融入实例修改知识,引导实例检索方向,获取相似性和修改性综合性能良好的实例进行重用,以减少实例修改的内容和难度;然后,分析了实例修改的过程和步骤,建立了实例修改过程模型,并对其进行了形式化描述;最后,以冲裁模具实例为应用对象,验证了上述方法的有效性和实用性。     

基于事例推理的注塑模加工时间定额的确定方法

将事例推理技术引入到注塑模加工时间定额研究中,提出了基于事例推理技术的加工时间定额确定方法。重点研究了事例检索和事例修改这两项关键技术,基于遗传算法提出了一个事例层次检索模型,通过对特征权值进行优化处理,提高了事例检索效率和准确度;基于相对系数法和经验公式法提出了一个复合式事例修改策略,通过不同修改规则的优化和组合,保证了事例修改的正确性。最后,通过一个实例验证了此方法的有效性。     

调整时间与顺序相关的等同并行机调度

调整时间与顺序相关的等同并行机调度在生产服务业与制造业中有着十分广泛的应用背景,具有计算复杂性的主要特点。调整时间与顺序相关的等同并行机调度是将被加工工件集的各工件分配给等同并行机资源,并安排工件的加工次序。它是决策的一种形式,其目的是优化一个或多个目标。研究以最小化被加工工件最大完工时间为目标的调整时间与顺序相关的等同并行机调度,建立该问题的数学规划模型,根据问题的结构特点开发基于两段式染色体表达的遗传算法以获得该问题的近似最优解;在所建立数学规划模型的基础上,引入所求解问题的下界对近似最优解的质量进行评价。对具有不同规模的问题实例进行计算试验,计算结果表明所设计的遗传算法能够在可接受的计算时间内获得合理的解。     

基于混合遗传算法的混合动力汽车优化设计研究

针对混合动力汽车驱动系统参数优化设计问题的特点,将自适应遗传算法与序列二次规划算法相结合,构成用于求解该问题的混合遗传算法.一方面该算法提出了新的自适应交叉和变异概率调整公式,以保证全局收敛性.另一方面通过改进自适应遗传算法与序列二次规划算法的结合方式,以加快局部搜索的速度和求解质量.实例优化结果表明,该算法提高了收敛速度和求解精度,保证了全局收敛性,在混合动力汽车驱动系统参数优化设计中的应用是有效的.     

基于构件的系统集成平台研究

长期以来,由于多数软件都是针对某个具体的应用开发的,软件与设备及软件内部各模块间紧密耦合,软件可复用性低、不易维护和扩展。针对此问题,以基于构件的方式来设计了系统集成平台的总体结构,重点研究了构件的连接和调度策略。系统集成平台在图形化界面下,可以集成需要的应用系统,也可以通过调整、修改、添加、删除构件之间的连接关系来实现不同业务需求的调整。最后给出该平台的应用实例,实践表明,系统具有复用度高、易扩展等特点。     

启发式算法和遗传算法在生产调度中的应用

根据现代制造企业对生产调度的要求,提出了一种启发式算法和遗传算法相结合的生产调度系统结构。使用启发式规则为各工序分配机器,制定加工计划,调用遗传算法对加工计划进行排序,生成最终调度结果。通过将CLIPS推理机嵌入到系统中,实现了决策规则和程序体的分离,易于规则的修改和进一步扩展,系统更具有柔性。由启发式规则生成遗传算法的部分初始种群,提高了初始种群的质量。通过将任务分解,降低了问题求解的复杂度,并由实例验证了其可行性。     

遗传算法在函数优化问题中的应用研究

系统地论述了遗传算法在函数优化问题中的应用，提出了基于遗传算法的函数优化问题的通用框架，通过实例的分析及计算，得出较为理想的结果。     

遗传算法用于齿轮传动离散优化设计

通过对齿轮传动中心距和体积优化的分析 ,讨论了遗传算法用于齿轮传动离散优化问题 ,构造了齿轮传动的遗传基因离散优化算法。实例计算证明了算法的有效性和正确性 ,对遗传算法在齿轮传动优化及其它相关问题中的应用具有积极意义     

基于遗传算法的大型精密转台全局路径规划

全局路径规划在大型精密转台实际应用中占据重要的地位,提出了使用遗传算法求解该问题.首先构造出大型精密转台全局路径规划的模型,然后详细说明了使用遗传算法求解该模型的关键技术和具体步骤,最后使用实例验证了遗传算法在大型精密转台全局路径规划问题求解中的良好效果.     

一种能够学习和重用的实例修改策略

针对基于实例的产品方案设计问题，提出了一种半自动的、具有自学习功能的实例修改策略。首先阐述了实例修改策略的3个基本步骤，接着以一个减速器布局设计的例子，重点分析了实例修改策略的学习和重用方法，同时探讨了该实例修改策略在基于实例设计中的功能和作用。     

基于范例推理的注塑模具设计自动化技术

研究在最近邻法基础上注塑模具范例的相似度算法,充分考虑不同历史时段技术发展水平导致的模具设计和加工手段的进步,减小由于庞大的范例库造成的匹配时间复杂度,提出采用过滤机制的方法。首先限定一定的搜索范围,只对此范围内的范例进行相似度计算匹配,从而最大限度的提高系统计算、匹配效率;给出特征权重调整的简洁方法,以对传统最近邻法产生的不精确性进行修正。针对检索到的模具范例,从零部件信息和装配结构两个方面进行调整,提出基于标准件库的离线式零部件编辑和以“配合关系寄存器”为中间件的结构调整方式。最后提出一种设计时范例数据获取与重用的设计过程刻录的在线式范例应用的新方法,为基于范例的自动模具设计开辟新途径。     

Multi-Branch Cable Harness Layout Design Based on Genetic Algorithm with Probabilistic Roadmap Method

Current studies on cable harness layouts have mainly focused on cable harness route planning.However,the topo-logical structure of a cable harness is also extremely complex,and the branch structure of the cable harness can affect the route of the cable harness layout.The topological structure design of the cable harness is a key to such a layout.In this paper,a novel multi-branch cable harness layout design method is presented,which unites the probabilistic roadmap method(PRM)and the genetic algorithm.First,the engineering constraints of the cable harness layout are presented.An obstacle-based PRM used to construct non-interference and near to the surface roadmap is then described.In addition,a new genetic algorithm is proposed,and the algorithm structure of which is redesigned.In addition,the operation probability formula related to fitness is proposed to promote the efficiency of the branch structure design of the cable harness.A prototype system of a cable harness layout design was developed based on the method described in this study,and the method is applied to two scenarios to verify that a quality cable harness layout can be efficiently obtained using the proposed method.In summary,the cable harness layout design method described in this study can be used to quickly design a reasonable topological structure of a cable harness and to search for the corresponding routes of such a harness.     

人机结合蚁群/遗传算法及其在卫星舱布局设计中的应用

卫星舱布局设计问题既存在计算复杂性的组合爆炸,又存在工程的复杂性。许多工程实践表明发挥人机各自特长能有效解决此问题。提出人机结合蚁群／遗传算法HCAGA的求解方法,该算法是将人工方案(人工解)和算法解用统一编码串形式编码,二者结合构成解群,共同参与该算法操作。给出了由计算机自动或人工决定人工方案(人工解)输入时机的两种方式,给出简化的三维卫星布局设计算例。用该算法与并行遗传算法(PGA)和蚁群算法(ACO)进行对比,结果表明该算法在获得工程满意解和计算效率方面较为优越。     

蚁群算法求解人机布局优化问题

针对目前人机布局优化问题人机约束多、无算法,提出了一种符合人机特性的蚁群算法。为了将人机约束考虑在布局优化设计中,本文以载人潜水器主控制台的布局优化为例,采用层次分析法对主控制台人机特性定量分析,在此基础上结合蚁群算法进行主控台布局优化设计,并使用JACK软件模拟比较。结果证明:文中提出的符合人机特性的蚁群算法能够将人机约束和算法结合,从而得出符合人机约束的布局设计,提高操作员的工作舒适度。这种算法也能够广泛地用于其它人机环境的布局优化设计中。     

基于遗传算法的夹具布局和夹紧力同步优化

夹具设计是机械加工中一个重要步骤。夹具优化旨在得到最合理的夹具布局和夹紧力。为了弥补分步优化夹具布局和夹紧力以及应用传统优化算法而存在的不足,本文提出了应用遗传算法同步优化夹具布局和夹紧力的方法。使用该方法进行夹具优化的算例结果表明优化得到的设计优于经验设计,该方法是一种有效的夹具优化方法。     

An elitist strategy genetic algorithm using simulated annealing algorithm as local search for facility layout design

A well-planned arrangement of manufacturing departments on a two-dimensional planar region considerably increases the efficiency of its production systems, which is termed facility layout problem (FLP). Conventional layout design approach often designs intercell layout (determining exact location of each department on shop floor area) and flow path layout design of material handling system (MHS) step by step in a sequential manner. This results in suboptimal solutions for FLP. In this paper, an integrated approach is adopted to design the intercell layout and the flow path layout of MHS simultaneously. The quality of the final layout is evaluated by minimizing total material handling cost. Sequence pair (SP) representation is used for layout encoding. The translation from SP to layout is efficiently made by longest common subsequence (LCS) methodology. An elitist strategy genetic algorithm using simulated annealing (E-GASAA) as a local search mechanism is developed and tested with four test problem instances available in the literature. Elitist strategy is incorporated to enhance convergence characteristic of the proposed algorithm. It is found that the proposed E-GASAA is able to produce best solutions consistently for the test problem instance of different sizes within acceptable computational effort. In addition to that, we tried to reduce the computational load with the help of adopted LCS computation methodology and achieved a good improvement.     

An elitist strategy genetic algorithm for integrated layout design

While designing the layout of any manufacturing organizations, the primary objective is to decide an optimal arrangement of their departments (machines or cells) in a two-dimensional shop floor (facility) satisfying desired objectives, which is termed facility layout problem (FLP). In traditional layout design philosophy, the inter-cell layout and flow path layout design of material handling system (MHS) was carried out step by step in a sequential manner. This results in sub-optimal solutions for FLP. In this paper, an integrated approach is adopted to design the inter-cell layout and the flow path layout of MHS simultaneously. The quality of the final layout is evaluated by minimizing the weighted sum of two distance-based cost objectives namely, (1) total material handling cost. (2) Distance-weighted cost of total closeness rating score. Sequence-pair (SP) representation is used for layout encoding. The translation from SP to layout is efficiently done by longest common subsequence methodology. Due to NP-hard nature of the proposed problem, an elitist strategy genetic algorithm (ESGA) is developed and tested with three test problem instances available in the literature. It is found that the proposed ESGA algorithm is able to produce the best solutions consistently, twice faster than the standard GA for the test problem instances.     

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。