基于进化类混合算法的桥门式起重机结构优化

作     者：杨春松 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程文明

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：遗传算法 模拟退火算法 进化策略 混合离散变量 桥门式起重机 

摘      要：起重机金属结构占整机重量的60％左右，因此从经济性方面考虑，应用现代优化方法对起重机金属结构进行优化设计，是起重机设计中一个必不可少并且很有实用价值的一个环节。 鉴于单一算法在解决工程优化问题中存在的一些问题，本文在分析遗传算法特点的基础上，分别针对其未成熟收敛和后期迭代速度缓慢的缺点，将模拟退火算法和进化策略引入到遗传算法之中进行弥补，从而构造了进化类混合算法。算法中处理的几个关键问题分别是： 1) 解决了混合离散变量的编码表示问题。算法中采用实数编码分别对连续型变量、整数变量和离散变量等不同数据进行处理。 2) 改进了遗传算法中各个算子。根据各算子在算法中所起的作用，对交叉算子、变异算子和选择算子分别进行了相应的改进，使得算子的功能更加突出。 3) 实现了遗传算法、模拟退火算法和进化策略的合理集成。模拟退火算法的引入，主要是为了避免遗传算法陷入局部最优解，因此将模拟退火算法与变异算子结合，应用在算法的宏观搜索阶段。进化策略作为一个独立的算子集成到遗传算法之中，主要负责后期微观搜索阶段的提速和提高解的精度。 用进化类混合算法对测试函数和桥门式起重机进行实例优化，结果表明该算法能够最大程度地逃离局部最优解，在搜索精度和速度上都有很大的提高，是一种稳定可靠的算法。因此该算法的应用能够为工程设计提供一定的辅助和参考作用，使得设计周期大大缩短，提高设计质量，降低设计费用。