【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法。
技術(shù)介紹
1、船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是船舶制造過程中的核心環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要深入了解船舶的功能需求和安全要求，確保所設(shè)計(jì)的船舶既能夠滿足航行和運(yùn)輸?shù)然竟δ埽帜鼙ＷC在各種復(fù)雜海況下的安全性能。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師會(huì)依據(jù)多維度的船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，包括強(qiáng)度校核、模數(shù)計(jì)算、屈曲分析等計(jì)算步驟，計(jì)算出多組能滿足所有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度規(guī)范約束的參數(shù)組。然后，計(jì)算每組參數(shù)組對(duì)應(yīng)的船舶結(jié)構(gòu)重量，并在其中尋找到最低的重量，旨在確保船舶在滿足各種工況下的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的同時(shí)，最大程度地降低材料的消耗。
2、在船舶總體剖面等結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)工作中，通過優(yōu)化方法微調(diào)參數(shù)，可以在保證滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求的情況下實(shí)現(xiàn)材料的更優(yōu)化使用。例如，對(duì)于自重萬(wàn)噸級(jí)別的船舶，優(yōu)化1％的總重量可以減少100噸的材料，從而顯著降低生產(chǎn)成本。傳統(tǒng)船舶設(shè)計(jì)通常依賴人工設(shè)置參數(shù)，基于過往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行微調(diào)，迭代次數(shù)較少，難以達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)性能。因此涉及一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)的多輪快速優(yōu)化，且相比人工優(yōu)化更容易找到較優(yōu)解，以大幅提高船廠及設(shè)計(jì)廠商的設(shè)計(jì)優(yōu)化能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、(一)專利技術(shù)目的
2、為解決
技術(shù)介紹
中存在的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，能夠通過輸入初始值和約束，快速迭代得到優(yōu)化解，也可以參考過往設(shè)計(jì)參數(shù)得到優(yōu)化解。
3、(二)技術(shù)方案
4、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，包括：
5、s1、設(shè)置船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)、約束計(jì)算公式函數(shù)、約束范圍。用戶參考?xì)v史船舶的結(jié)構(gòu)變量及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，輸入目標(biāo)結(jié)構(gòu)的變量上界。
6、s2、對(duì)每個(gè)變量在上限基礎(chǔ)上使用二分法查找可行下界；
7、s3、在可行下界與上界范圍內(nèi)隨機(jī)布置染色體解，作為初始種群；
8、s4、對(duì)染色體進(jìn)行約束計(jì)算，獲取合格染色體并保留部分不合格的染色體；
9、s5、對(duì)于不滿足約束的染色體，進(jìn)行回歸優(yōu)化，以嘗試使其滿足約束；
10、s6、對(duì)染色體進(jìn)行參數(shù)擾動(dòng)，再進(jìn)行約束計(jì)算，獲取合格染色體并保留部分不合格的染色體；
11、s7、對(duì)所有染色體進(jìn)行優(yōu)度排序，選擇排名靠前的優(yōu)秀個(gè)體和一部分不合格個(gè)體；
12、s8、通過參數(shù)互換操作產(chǎn)生新個(gè)體，保留所有互換前后的染色體；
13、s9、回到s4進(jìn)行迭代，直到優(yōu)度變化小于閾值，達(dá)成收斂條件；
14、s10、最優(yōu)染色體參數(shù)輸出至船舶結(jié)構(gòu)模型，作為輸入?yún)?shù)的最優(yōu)解。
15、優(yōu)選的，在s1中，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)、約束計(jì)算公式來(lái)源于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范；變量上界來(lái)自用戶輸入，約束范圍為結(jié)構(gòu)的變量上下界之間的范圍。
16、優(yōu)選的，在s2中，輸入的結(jié)構(gòu)變量上界包括臨界基礎(chǔ)上界值和小于臨界基礎(chǔ)上界的上界范圍合集；
17、結(jié)構(gòu)變量為臨界基礎(chǔ)上界值時(shí)，對(duì)應(yīng)臨界基礎(chǔ)下界值，兩者差值的絕對(duì)值為最大約束范圍；
18、輸入的結(jié)構(gòu)變量在上界范圍合集內(nèi)，對(duì)應(yīng)的下界大于臨界基礎(chǔ)下界值，根據(jù)輸入的結(jié)構(gòu)變量確認(rèn)大于臨界基礎(chǔ)下界的1下界范圍合集。
19、優(yōu)選的，在s3中，在小于臨界基礎(chǔ)上界的上界范圍合集與大于臨界基礎(chǔ)下界的下界范圍合集內(nèi)選擇任意數(shù)值作為參考值，采取上下界在兩合集內(nèi)不同的分布進(jìn)行初始染色體種群的生成。
20、優(yōu)選的，在s4中，生成的染色體通過約束計(jì)算公式計(jì)算，不滿足約束要求的為不合格染色體。為保持染色體解的多樣性，在篩選出合格染色體的同時(shí)保留一部分不合格的染色體。
21、優(yōu)選的，在s5中，對(duì)于不滿足約束的染色體進(jìn)行回歸優(yōu)化，不滿足約束的染色體的上下界任意一值設(shè)置為固定值，獲取對(duì)應(yīng)的參考上下界任意一值，變更后的兩值滿足約束范圍。
22、優(yōu)選的，在s6中、對(duì)染色體進(jìn)行參數(shù)擾動(dòng)，縮小約束范圍，在約束范圍內(nèi)調(diào)整染色體參數(shù)，再次進(jìn)行約束計(jì)算，進(jìn)行染色體的復(fù)選，在篩選出合格染色體的同時(shí)保留一部分不合格的染色體。
23、優(yōu)選的，在s7中，所有染色體進(jìn)行優(yōu)度排序，優(yōu)度排序根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)值的大小進(jìn)行升序排列。篩選其中排名靠前的合格染色體集與一部分不合格的染色體，兩者的比例為8：2。
24、優(yōu)選的，在s8中，染色體的參數(shù)互換，再次變更結(jié)構(gòu)變量的臨界上下界約束范圍，保留所有互換前后的染色體再次進(jìn)行約束與目標(biāo)值的計(jì)算。
25、優(yōu)選的，在s9中，隨染色體參數(shù)互換次數(shù)增加，直到優(yōu)化目標(biāo)值排名最前的染色體的優(yōu)度變化值小于閾值，達(dá)成收斂條件，輸出排名最前的染色體作為最優(yōu)染色體。
26、本專利技術(shù)的上述技術(shù)方案具有如下有益的技術(shù)效果：通過結(jié)構(gòu)的變量上下界任一數(shù)值，配合二分法獲取另一值，并在約束范圍內(nèi)布下若干個(gè)染色體，對(duì)染色體進(jìn)行計(jì)算獲取合格染色體與不合格染色體，不合格染色體通過回歸優(yōu)化的方式進(jìn)行約束復(fù)用，在滿足約束的條件下保證染色體量的充足，逐漸縮小微調(diào)約束范圍，進(jìn)行染色體的周期性優(yōu)化，以優(yōu)度排序的方式篩選合格染色體集，直至優(yōu)度變化小于閾值，獲取最優(yōu)染色體用于船舶設(shè)計(jì)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，SI中，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)、約束計(jì)算公式來(lái)源于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范；變量上界來(lái)自用戶輸入，約束范圍為結(jié)構(gòu)的變量上下界之間的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在S2中，輸入的結(jié)構(gòu)變量上界包括臨界基礎(chǔ)上界值和小于臨界基礎(chǔ)上界的上界范圍合集；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在S3中，在小于臨界基礎(chǔ)上界的上界范圍合集與大于臨界基礎(chǔ)下界的下界范圍合集內(nèi)選擇任意數(shù)值作為參考值，采取上下界在兩合集內(nèi)不同的分布進(jìn)行初始染色體種群的生成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在S4中，生成的染色體通過約束計(jì)算公式計(jì)算，不滿足約束要求的為不合格染色體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在S5中，對(duì)于不滿足約束的染色體進(jìn)行回歸優(yōu)化，不滿足約
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在S6中、對(duì)染色體進(jìn)行參數(shù)擾動(dòng)，縮小約束范圍，在約束范圍內(nèi)調(diào)整染色體參數(shù)，再次進(jìn)行約束計(jì)算，進(jìn)行染色體的復(fù)選，在篩選出合格染色體的同時(shí)保留一部分不合格的染色體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在S7中，所有染色體進(jìn)行優(yōu)度排序，優(yōu)度排序根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)值的大小進(jìn)行升序排列。篩選其中排名靠前的合格染色體集與一部分不合格的染色體，兩者的比例為8：2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，染色體的參數(shù)互換，再次變更結(jié)構(gòu)變量的臨界上下界約束范圍，保留所有互換前后的染色體再次進(jìn)行約束與目標(biāo)值的計(jì)算。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，隨染色體參數(shù)互換次數(shù)增加，直到優(yōu)化目標(biāo)值排名最前的染色體的優(yōu)度變化值小于閾值，達(dá)成收斂條件，輸出排名最前的染色體作為最優(yōu)染色體。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，si中，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)、約束計(jì)算公式來(lái)源于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范；變量上界來(lái)自用戶輸入，約束范圍為結(jié)構(gòu)的變量上下界之間的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在s2中，輸入的結(jié)構(gòu)變量上界包括臨界基礎(chǔ)上界值和小于臨界基礎(chǔ)上界的上界范圍合集；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在s3中，在小于臨界基礎(chǔ)上界的上界范圍合集與大于臨界基礎(chǔ)下界的下界范圍合集內(nèi)選擇任意數(shù)值作為參考值，采取上下界在兩合集內(nèi)不同的分布進(jìn)行初始染色體種群的生成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在s4中，生成的染色體通過約束計(jì)算公式計(jì)算，不滿足約束要求的為不合格染色體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)度排序的船舶結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，在s5中，對(duì)于不滿足約束的染色體進(jìn)行回歸優(yōu)化，不滿足約束的染...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：方瑞，魯文，李靜，梁博，王晨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)船舶集團(tuán)海舟系統(tǒng)技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。