基于混沌遗传算法的桥式起重机主梁优化设计研究

发布时间：2017-11-01 18:20

  本文关键词：基于混沌遗传算法的桥式起重机主梁优化设计研究

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【摘要】：桥式起重机广泛地应用在国民经济建设的各个领域，产品已经基本形成了通用化和系列化的格局。传统的桥式起重机设计方法，具有自重较大、材料浪费等问题，寻求一种优化设计方法，合理、有效的解决以上问题，提高设计效率，对于整个起重机行业的发展具有积极意义，对桥式起重机关键部件-主梁进行结构优化设计就显得尤为必要。 鉴于标准遗传算法在解决工程优化问题存在的一些问题，本文在分析其算法特点的基础上，针对标准遗传算法容易陷入局部最优解，造成未成熟收敛和后期迭代速度缓慢的不足，将混沌理论与动态遗传算子引入遗传算法之中进行完善，从而构造了基于混沌改进的遗传算法。本文主要研究内容如下： （1）根据混沌存在的遍历性、随机性等特点，利用混沌序列对遗传算法初始种群生成的改进。分别用几种不同序列，通过VB程序编写与仿真得出的实验数据，选取适合本文研究对象的序列； （2）遗传算法中遗传算子的改进。利用动态遗传算子实现交叉操作与混沌初始化种群的匹配，，加快收敛速度，有效减少在局部较优解处收敛的概率； （3）以桥式起重机主梁为工程实例，建立其主梁优化设计数学模型，通过编写算法程序实现遗传参数的对比与选择，从而确定一组算法参数，最终以算法收敛速度与优化率为指标对比本文混沌改进遗传算法与标准遗传算法，并利用ANSYS软件对优化模型进行有限元仿真，从而认证本优化方法结果的实用性。 本文为桥式起重机的主梁优化设计及遗传算法的改进提供了有益的思考，具有一定的参考价值。
【关键词】：桥式起重机 主梁 遗传算法 混沌理论 结构优化
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH215;TP18
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 论文的研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 起重机国内外发展现状9-11
• 1.2.2 结构优化设计研究现状11-12
• 1.2.3 遗传算法与混沌理论研究现状12-15
• 1.3 论文主要研究内容及需解决的关键问题15-17
• 1.3.1 论文主要研究内容15-16
• 1.3.2 需解决的关键问题16-17
• 2 遗传算法研究17-28
• 2.1 遗传算法基本术语17-18
• 2.2 编码18-21
• 2.3 适应度函数21-22
• 2.4 遗传算子22-24
• 2.5 遗传算法运行参数及选择分析24-25
• 2.6 标准遗传算法基本流程25-27
• 2.7 本章小结27-28
• 3 混沌理论研究28-34
• 3.1 混沌的定义28-29
• 3.2 混沌的性质29-30
• 3.3 混沌优化理论30-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 混沌改进遗传算法研究34-43
• 4.1 混沌改进遗传算法原理34-38
• 4.2 混沌改进遗传算法基本流程38-39
• 4.3 遗传操作的改进39-42
• 4.4 本章小结42-43
• 5 桥式起重机主梁优化设计的混沌改进遗传算法43-67
• 5.1 桥式起重机箱形主梁优化设计的数学模型43-51
• 5.1.1 设计变量的确定43-44
• 5.1.2 目标函数的建立44
• 5.1.3 约束条件的确定44-51
• 5.2 桥式起重机箱形主梁优化设计混沌改进遗传算法51-53
• 5.2.1 编码方法51
• 5.2.2 初始种群的混沌改进51-52
• 5.2.3 适应度函数的确定52-53
• 5.3 实例分析53-61
• 5.3.1 初始条件的确定53-54
• 5.3.2 遗传参数的实验选择54-59
• 5.3.3 最终优化结果与分析59-61
• 5.4 优化结果有限元分析61-66
• 5.4.1 结构材料和安全系数61
• 5.4.2 模型与载荷简化61-62
• 5.4.3 ANSYSWorkbench 有限元分析62-66
• 5.5 本章小结66-67
• 6 结论与展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果74-75
• 致谢75-76

【参考文献】

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本文编号：1127991