改进人工鱼群算法及在桁架结构优化中的应用研究

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1、工学硕士学位论文改进人工鱼群算法及在桁架结构优化中的应盆.譬卜用研究程芳萌河北工程大学年月沸•分类号:堕密级：公珏单位代码：ft■■工学硕士学位论文改进人工鱼群算法及在桁架结构优化中的应用研究作者姓名：程芳萌指导教师:李彦苍副教授申请学位级别:工学硕士学科专业:结构工程所在单位:土木工程学院授予学位单位:河北工程大学羹引O哆••:即8■锄：由胃胪:/:时•独创性声明木人郑重声明：所呈交的学位论文,是本人在导师的指导，独:菠进行研究丁作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体

2、已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北工程大鲨或其他教机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在论文屮作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本入承担。签字同期:扣垃年月笋位论文作者签名：稀拐溺学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塑垦墨猩盘蛍有关保留、使用学位论义的觇定。特授权塑兰垦三猩态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论

3、文的复印件和电予文档。身：密的学位论文在解密后适用本授权说明签字日期：二年歹月必学位论文作者签名：稿岛醐签字同期：导师签名：如年歹月甥闩摘要摘要?年是我国国民经济和社会发展第十二个五年规划的实施和发展时期,是全面建设小康社会的关键时期，是深化改革开放、加快转变经济发展方的攻坚时期，与此同时也是实现建筑行业大发展人繁荣的时期。桁架结构承载能力大、自重轻、相互协调性好、抗震能力强，可以承受来自多个方向的荷载,同时具有施工简单、拆装方便、造价低、运输便利等优点，因此被广泛的应用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和

4、桥梁等公共建筑中。由此而产生的桁架结构优化问题在工程设计领域越来越受到人们的关注。近年来，随着计算机技术的发展,仿牛型优化算法在工程结构优化设计领域开始兴起，为解决结构优化问题提供了新的思路和手段。人工鱼群算法，是一种新的智能优化算法，是李晓磊等于年在深入研究动物自治体模式的基础上提出的，通过鱼群中各人工鱼个体的觅食、聚群和追尾行为进行局部寻优,经过不断迭代找到问题的最优解。该算法具有良好的全局寻优能力，并对初始条件和参数设置不敏感、易于与其它算法相结合、鲁棒性强、操作简单、容易实现等优点。本文尝试将人

5、工鱼群算法用于桁架结构优化屮，以期提供一种新的优化方法。针对基本人工鱼群算法后期收敛速度慢、寻优精度不高的缺陷以及桁架结构的特点对基本人工鱼群算法进行了改进。在算法初期利用混沌运动遍历性、随机性等特点初始化解群，提高求解效率和解的质量;在算法运行后期利用粒子群优化算法惯性权重调整策略的思想动态的调整人工鱼的步长，提高寻优的速度和精度。将处理约束条件的分离比较法引入改进鱼群算法的寻优中，尝试将改进后的算法应用到桁架结构连续变量尺寸优化中。对人工鱼群算法的距离、邻域、屮心位置等概念进行改进，并尝试将改进后的

6、算法应用于桁架离散变量的尺寸优化中，以桁架截面尺寸为设计变量，结构重量最小为目标函数建立优化设计模型，并将优化结果与其它算法优化结果进行对比。结果表明，该算法具有可行性和有效性，同时为结构优化设计提供了一种新的思路及方法。关键词:人工鱼群算法;结构优化;桁架；自适应;混沌?O・咖,，锄，珂.，曲适，丘。••、、是歳，诧，.王'・把瘀.■,、•、？囊矗矗、。芷.。O•■0.。］量由幽,•矗蠡矗】Nq.，知••，•妁VI・】噜“'登、、■舒:•翁蠡幽、，、::::'目录目录摘要第章绪论？.选题的背景及意义

7、•结构优化设计概述••结构优化设计的内容?一..结构优化设计的特点••结构优化设计的方法•桁架结构的研究现状?.本文主要工作？•本章小结第章人工鱼群算法.人工鱼群算法原理?...人工鱼行为描述.••人工鱼行为选择・・..人工鱼群算法收敛性分析??・・..人工鱼群算法的特点?..人工鱼群算法应用步骤及流程图？・・.人工鱼群算法的研究现状?.••算法本身改进的研究？..算法应用方面的研究？•本章小结??•第章人工鱼群算法的改进…•人工鱼群算法的改进方法?.••混沌系统?.?....混沌初始化鱼群的思想.改进

8、人工鱼群算法?...固定视野和步长人工鱼群算法存在的缺陷?••人工鱼群早熟收敛程度评价？..自适应调整策略目录・改进人工鱼群算法具体寻优步骤?一•仿真测试••测试函数介绍？..测试环境的选取和算法参数的设置？••仿真结果分析？・本章小结第章改进人工鱼群算法在桁架连续变量优化中的应用.结构优化设计的数学模型?...目标函数..设计变量.••约束条件..约束条件的处理・改进鱼群算法在桁架结构优化程序中的实现??...桁架结构截面优化的数学模型.