基于改进遗传算法的船舶管路设计

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1、ＴＩＡＮＪＩＮＵＮ中国第—所现代大学ＩＶＥＲＳＩＴＹＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５硕士学位论文学科专业：机械工程作者姓名：隋海腾指导教师：牛文铁副教授天津大学研究生院２０１５年１２月天津大学硕士学位论文基于改进遗传算法的船舶管路设计AdaptiveGeneticAlgorithmBasedShipPipeDesign学科专业：机械工程作者姓名：隋海腾指导教师：牛文铁副教授天津大学机械工程学院二零一五年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宂工

2、作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作。与我了明确的说明并表示了谢意。签字１Ｙ学位论文作者签名：日期：年月＾曰ｌ．綣ｆ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学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、

3、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文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）－学位论文作者签名：作愈緣导师签名Ｖ）－／｜）签字日期：年月＾曰签字日／〇月ＬｔＳ中文摘要船舶管路系统设计作为船舶详细设计过程中的重要组成部分，占据了超过50%的设计工时。鉴于船舶舱室内部环境复杂、管路系统种类众多及复杂约束条件的存在，完全依靠设计人员的经验知识设计管路系统会导致设计效率低下，且布局质量难以保证。集成了人工经验知识的船舶管路智能规划的实现可以有效的提高船舶管路设计

4、效率，对船舶制造业竞争力的提高具有重要的工程意义。针对以上问题，本文围绕布局空间环境建模、两点管路路径规划、分支管路路径规划及船舶管路智能设计系统搭建等方面展开研究，主要工作如下：首先，建立布局空间仿真模型。分析船舶管路布局空间特性，面向设备的操作性和维护性需求对设备进行扩充建模，利用“分离-简化-再组合”策略构建简化模型，并基于栅格法表达布局空间，构建布局空间三维实体仿真模型。然后，构建两点管路路径规划算法框架。基于辅助点概念和方向优先策略对迷宫算法进行改进，并实现其与遗传算法的融合；定义了管路路径定长度编码方法、

5、种群初始化方法、适应度函数建立方法并完成遗传算子的设计。基于两点管路路径规划方法，构建分支管路路径规划算法框架。重点阐述了分支管路路径编码方法、种群初始化方法及分支管路种群的交叉和变异策略。仿真试验验证了所提出算法的有效性和高效率。最后，搭建了船舶管路智能设计系统，并进行应用实例验证。基于VisualStudio开发平台集成了Mablab和SolidWorks，实现从空间参数设定、管路路径规划到管路三维可视化的智能化设计，开发智能设计系统。应用实例验证了所提出的船舶管路布局方法的可行性和有效性，以及对工程实际的指导意

6、义。关键词：船舶管路设计；仿真建模；迷宫算法；遗传算法；分支管路规划IAbstractShippipedesignplaysaprominentroleatthedetaileddesignstageofaship,andittakesmorethanfiftypercentofdesignhours.However,duotothecomplexityanddiversityofconstraintsinpipingsystems,dependingonlyonexperts'knowledgeandexperie

7、ncetoachievefavorablelayoutistime-consumingandinefficient,andthedesignqualityalsocannotbeguaranteed.Investigatingautomaticpiperoutingmethodbecomesextremelysignificant,especiallytheintelligentapproachthatintegratesoptimizationalgorithmanddesignknowledge.Inconsid

8、erationoftheproblemsmentionedabove,environmentmodelingoflayoutspace,buildingofpiperoutingframeworkanddevelopingofintelligentdesignsystemaremainlystudied.Themainachievementsi