基于改进离散萤火虫算法的二维排样问题优化研究

发布时间：2023-02-10 08:38

　　板材下料优化属于典型的组合优化问题,广泛应用于各类制造业,增加板材利用率,加强余料板材的再次利用,能够降低企业的生产成本,带来显著的经济效益。因而,对板材的优化下料与余料再利用有重要的研究意义。本文对萤火虫算法进行改进,将其用于离散变量问题的优化求解。排样问题需要对零件的排列顺序与排列角度两个变量进行优化,属于离散变量问题的范畴,以板材的利用率最高为优化目标,同时需要满足一定的工艺要求。依据二维排样问题的特点,设计与问题相适应的整数编码与二进制编码相混合的编码方式,确定相应的适应度函数,改进离散萤火虫个体间的距离计算方法,提出编码更新与不可行解的处理方法,最终得到优化后的下料方案与对应的排样图。排样问题包含一维排样、二维排样以及三维排样问题三种,本文主要研究二维排样问题的优化,二维排样问题包括二维规则零件排样与二维不规则零件排样两类。其中,规则零件包括矩形、三角形等形状的零件,不规则零件指的是零件外部轮廓不规则的零件;进行排样优化前,先将不同零件进行相应的组合处理,利用矩形包络法对组合后的零件进行包络,从而将不规则排样问题转化成矩形排样问题进行优化,生成相应的排样方案后,将各个零件的相...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景、意义及目的
    1.2 排样问题的国内外研究现状
    1.3 排样问题的分类与相关算法
        1.3.1 排样问题分类
        1.3.2 优化排样问题相关算法以及现有研究存在的问题
    1.4 主要研究内容和技术路线
    1.5 本章小结
第2章 萤火虫算法的基本理论
    2.1 萤火虫算法的起源与研究
    2.2 萤火虫算法的概念、国内外研究现状及特点
        2.2.1 萤火虫算法的概念
        2.2.2 萤火虫算法的国内外研究现状
        2.2.3 萤火虫算法的特点
    2.3 萤火虫算法的数学模型
        2.3.1 GSO算法的数学模型描述
        2.3.2 FA算法的数学模型描述
    2.4 萤火虫算法的实现流程
    2.5 萤火虫算法的改进应用
    2.6 本章小结
第3章 应用改进算法对二维排样问题的具体求解
    3.1 二维排样问题的描述及数学模型
    3.2 不规则零件的预处理
        3.2.1 应用二步法对不规则排样的处理
        3.2.2 不规则零件间的分类组合
        3.2.3 最佳包络矩形的求取
    3.3 求解排样问题的改进离散萤火虫算法
        3.3.1 编码设计
        3.3.2 初始解生成
        3.3.3 确定适应度函数
        3.3.4 离散萤火虫任意两个体间的距离计算公式
        3.3.5 编码更新与不可行解的处理
    3.4 实验结果及分析
        3.4.1 排样算法算例分析
        3.4.2 排样算法的进化收敛曲线
    3.5 本章小结
第4章 余料利用的研究
    4.1 余料问题简介
    4.2 解决余料利用问题对应的数学模型
        4.2.1 以排样方式作为导向的模型
        4.2.2 以需求作为导向的模型
    4.3 应用改进算法优化后余料的利用
        4.3.1 二维矩形排样问题下料后余料的利用
        4.3.2 二维不规则零件排样后余料的利用
    4.4 本章小结
第5章 智能排样系统的开发
    5.1 优化下料系统的需求分析
    5.2 系统功能模块
    5.3 下料系统总体设计
    5.4 系统使用的开发环境
    5.5 案例应用
    5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3739371