遗传算法的改进及其在机械优化设计中的应用

山东建筑大学硕士学位论文遗传算法的改进及其在机械优化设计中的应用姓名：魏志明申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：鹿晓阳20090501遗传算法的改进及其在机械优化设计中的应用作者：魏志明学位授予单位：山东建筑大学相似文献(10条)1.学位论文陈爱国改进的遗传算法研究及其在机械设计中的应用2005本文在介绍了遗传算法的起源、历程、主要研究方向、遗传算法的基本原理以及遗传算法的应用特点的基础上，尝试着对遗传算法的各组成要素的具体策略进行研究，然后，结合其具体的应用类型分别提出适合各自情况的高效的改进的遗传算法方案，最后，利用改进的遗传算法对机械优化设计进行编程与实例研究。　　为此，本论文的工作主要包括：研究染色体的编码方式、适应值评价函数、选择算子、交叉算子、变异算子和控制参数等遗传算法组成要素的实现形式。对遗传算法在函数优化、组合优化、多目标优化、模糊优化等类型的应用进行了研究。对改进的遗传算法在机械优化设计领域中的应用进行了实例研究。2.会议论文王春香.李现友.尹宁基于违约个体适应度值修正法的求解复杂约束优化问题的遗传算法2007本文利用GA求解约束优化问题时,探讨了不同于通常使用罚函数法处理约束条件的约束处理新方法。其基本思想是在每一代运行标准GA之前对种群中的可行与非可行个体分别采取两种修正方案：可行个体的适应度函数值不变,非可行个体适应值按照离其最近的可行个体的适应度值和其违反约束的程度进行适应度值的修正；对适应度值修正后的种群进行标准GA运算。通过对2个复杂约束多维非线性规划的数值试验模型和1个工程优化实例的求解,证明了该算法的合理性和有效性。3.学位论文张晓霞遗传算法在机械设计优化中的应用及运动学仿真技术研究2008遗传算法(GeneticAlgorithm)是一种模拟自然界生物进化的搜索算法，它是一类借鉴生物界进化规律(适者生存，优胜劣汰遗传机制)演化而来的随机优化搜索方法。本文在介绍遗传算法的起源、历程、遗传算法的基本原理以及遗传算法应用特点的基础上，对遗传算法各组成要素的具体策略进行研究，在别人改进的遗传算法的基础上，提出了两种改进的遗传算法。最后利用遗传算法和改进的遗传算法对机械优化设计进行了实例研究，还对运动学仿真进行了一些研究，通过仿真证明了机械优化设计的效果。为此，本文的主要工作包括：(1)研究模式定理，遗传算法的收敛性，染色体的编码方式、适应值评价函数、选择算子、交叉算子、变异算子和参数选择，还有一些别人改进的遗传算法。(2)在别人提出的改进的遗传算法基础上提出了两种改进的遗传算法：基于小生环境的自适应遗传算法模拟退火算法和基于模式定理改进的遗传算法与自适应遗传算法的结合的遗传算法。(3)利用遗传算法在机械优化设计领域的应用进行了实例研究。主要是利用改进的遗传算法在机械零件可靠性设计和平面连杆变幅机构轨迹的应用和基本遗传算法解决平面四杆机构优化设计。(4)最后讲述了运动学仿真软件ADAMS，还有优化设计与运动学仿真相结合的应用。4.期刊论文田方.谢里阳.王洁.陶柯混合编码遗传算法及其在机械设计中的应用-组合机床与自动化加工技术2005(1)对于不同数据类型的设计变量采用相对方便的编码方式,有利于算法的计算精度和计算性能的提高,文章在标准遗传算法的基础上采用混合编码的方式解决了染色体中存在多种数据类型变量的遗传优化问题,并针对于所采用的混合编码方式设计了合理的遗传算子,经过测试函数测试和在实际问题中的应用,验证了该算法的有效性.5.学位论文卢有文遗传算法在机械方案设计中的应用研究1999方案设计是设计过程的关键环节.遗传算法是一种新的优化算法.该文在研究机械方案设计和遗传算法的基础上,将遗传算法应用于机械方案设计.研究提出了基于遗传算法的机械方案设计模型,包括:机械方案的编码表示、遗传操作的策略及遗传参数的选取、面向对象的知识表示及方案的评价策略;研制了基于GA的机械传动方设计系统GAMD,该系统能自动生成机械传动系统的原理解答方案及输出传动原理图;研制了面向对象专家系统开发工具ESDT及机构设计专家系统,用于方案的详细设计.该文应用遗传算法、专家系统等人工智能技术,成功地解决了计算机辅助机械方案设计问题,并建立了实例系统.6.期刊论文张红光.邹文胜.王焱.孙永霞遗传算法在柴油机喷油系统参数优化设计中的应用研究-兵工学报2003,24(4)为了获得理想的燃油喷雾特性,需要对柴油机喷油系统参数进行优化设计,但由于所涉及的设计参数多、设计目标多,采用传统的优化设计方法,难以获得令人满意的结果.本文应用遗传算法,根据柴油机燃油喷雾特性的计算公式和6V150柴油机的具体情况,对其喷油系统的参数进行了优化设计;对基于遗传算法的参数优化过程进行了全面、简要的介绍.结果表明:遗传算法可适用于多设计变量、多设计目标的柴油机喷油系统参数优化设计.7.学位论文徐正三维CAPP中零件特征提取及基于遗传算法的工艺排序研究2005工艺设计是联系产品设计与制造之间的桥梁，基于三维的CAPP是实现工艺设计定量化与智能化的重要手段，对于提高产品研发水平具有重要意义。本文结合作者参加的八六三项目，对三维环境下的CAPP系统研制开发中的两个关键技术：三维零件特征提取和基于遗传算法的工艺排序进行了研究和探讨。建立了三维环境下CAPP（3D-CAPP）系统的框架体系结构，研究了3D-CAPP系统的运行流程，分析并比较了三维CAD/CAPP系统的几种集成方法，包括基于中间文件、基于PDM以及直接集成方法等。在研究STEP标准、STEP文件结构和EXPRESS建模语言的基础上，给出了基于STEP和EXPRESS的工艺描述方法，通过STEP文件信息读取与分析，实现了零件特征识别与提取。以一个箱体类零件为例，描述了三维环境下基于遗传算法的工艺排序问题，建立了基于遗传算法的工艺排序数学模型，研究了其基本过程，包括工序编码和解码、适应度函数确定以及交叉和变异等。给出了运用上述方法进行工艺排序的实例。开发了三维环境下CAPP系统的原型系统，介绍了系统的主要功能。最后对全文进行了总结与展望。8.期刊论文高玉根.王国彪.丁予展遗传算法在机械优化设计中的应用现状及展望-机械2002,29(3)阐述了遗传算法的基本原理、基本概念和特点,简介了遗传算法在机械优化设计中的应用现状、实现步骤以及求解约束优化问题时应采取的措施,并对遗传算法的研究和应用进行了展望.9.学位论文陈金兰优化方法应用与推广技术的研究2008优化设计作为现代设计方法之一，已被广泛应用于各个领域。而优化设计的基础和核心是优化方法，到现在为止，大约已有几百种优化方法。如何选择应用这些方法，是优化方法应用与推广首先要研究的问题，特别是在机械工程领域，优化方法近年来是应用的多，而回顾总结分析的少。此外，遗传算法在近些年的应用虽然十分活跃，最为广泛，但也存在一些不容忽视(或轻视)的不足和缺陷。因此，本文针对以上问题进行研究，以期为优化设计在工程上的应用推广提供技术帮助。本文首先分析对比了几种实用的传统优化方法(如：惩罚函数法、复合形法等)和应用广泛的现代优化方法(如：遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法)，并对它们在机械工程领域的应用情况进行了统计分析与对比，从而得到各优化方法的特性和应用特点，为工程设计者进行优化方法选择提供了参考依据。本文针对遗传算法在求解约束优化问题时所存在的弱点进行研究，提出了一种求解约束优化问题的改进遗传算法。涉及参数编码、初始群体设定、适应度函数标定、遗传操作算子、控制参数的选择以及约束处理等方面，提高了算法的优化性能，改善了遗传算法处理约束问题的能力，有利于遗传算法在工程领域的推广应用。10.学位论文王立新基于知识进化的机械产品整体方案设计的研究2005方案设计是机械设计的关键环节，方案设计的好坏直接影响产品的性能和质量，科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时代发展的需要。本文在分析多层次机械产品结构特征的基础上，针对具有多层次结构特征机械产品的整体方案设计提出了多层次基因编码技术，并且在知识进化算法-遗传算法的基础上，将遗传算法与机械产品整体方案设计相结合，提出了面向多层次结构机械产品整体方案设计的遗传算法的CAD设计模型；根据此设计模型，应用VisualC++6.0编程语言和SQL-Server2000数据库软件完成了基于多层次遗传算法的简单多层次数字模型演示验证系统，通过数字实例验证系统，验证了面向多层次结构机械产品整体方案设计的遗传算法的CAD设计模型在方案优化中的有效性及准确性；完成了面向多层次结构机械产品整体方案设计的遗传算法在数控车床整体方案设计中的实际应用系统的开发，建立了数控车床整体方案设计设计系统，该系统能够完成数控车床整体方案设计，通过实际使用得到了较好的结果；在CAXA实体造型软件的基础上进行了二次开发，使智能设计系统拥有了三维可视化的结果输出，为系统的实用化、人性化打下了良好的技术基础。本文链接：：2010年4月23日