综合公园空间布局优化的模型构建及实证分析

综合公园作为重要且稀缺的城市公共资源,其合理布局对城市存量更新背景下优化公园体系、增进民生福祉具有重要意义。布局优化模型常用于解决公共服务设施布局问题,新重力P中值模型是一种综合多目标导向、设施供需匹配关系和复杂约束条件的布局优化方法。在辨析新重力P中值模型的基础上,综合考虑供给主体差异和模型求解难度,构建出面向城市综合公园布局优化的改进新重力P中值模型,主要修正内容如下:(1)通过细化供给主体,改良规模分配规则,改进新重力P中值模型未考虑现有公园和新建公园服务供给差异性的局限;(2)引入遗传算法寻优,解决非线性、多约束的复杂设施布局问题,实现模型求解以促进模型在公园实际规划中的推广应用。以苏州市中心城区为例,以多源数据为支撑,将研究尺度下沉至居住区尺度,实证结果表明模型优化后居民至邻近综合公园最大出行成本、平均出行成本和可达性基尼系数等指标均有改善,综合公园空间布局更为合理。研究结果可为综合公园布局规划提供有效决策工具,为公园绿地的精准化布局提供参考。

可重构低熵智能车间布局建模与优化

针对智能车间布局,采用单元布局的方式分别对单元间布局和单元内布局进行建模,设计涵盖物料搬运成本、时间损失成本、单元重构成本、设备成本、车间面积利用率和布局柔性等面向低熵化车间布局的多目标函数,给出包括边界约束、间距约束和固定位置约束等符合车间实际情况的定量约束条件。针对车间布局模型多变量、多约束和非线性的特点,设计一种基于精英策略和自适应交叉、变异算子的双层遗传元胞算法进行求解。通过典型企业作业车间布局改造实例分析,验证模型和算法的可行性和有效性。

基于遗传算法的农产品冷链物流网络布局优化模型求解研究

随着经济全球化和农产品市场需求的增加,农产品冷链物流成为整个农产品供应链中的重要环节。完善的农产品冷链物流网络可以提高物流运输效率,保证农产品质量,加强整个供应链上企业之间的信息共享。然而,农产品冷链物流的复杂性和需求多变性成为了优化农产品冷链物流网络布局时需要考虑的难点。在此背景下,遗传算法的自适应性、全局性、并行性成为了优化农产品冷链物流网络布局的有效工具。因此,文章构建了农产品冷链物流网络布局优化模型,并基于遗传算法对模型进行了求解,以期为相关人员提供参考。

基于近似模型的蓄电池工程车电池布局优化

蓄电池工程车中蓄电池的重量大、数量多,其布局对车辆的整体性能影响较大。为优化车架的电池布局以及解决优化过程中频繁调用有限元仿真的问题,提出了一种响应面近似模型与多岛遗传算法相结合的蓄电池布局优化设计方法。首先建立了蓄电池工程车车架的参数优化模型、设计变量与目标函数的二阶响应面近似模型,然后采用多岛遗传算法对优化模型进行求解,使用动力学指标评定解的优劣,并选择一个最优解作为最优电池布局方案,最后使用缩尺车架模型对优化结果进行了试验验证。结果表明:蓄电池优化后的车架最大变形减小50.9%,最大等效应力减小37.9%,最大垂向振动加速度减小了14.6%,仿真与试验结果的误差为7.1%,达到了优化设计的目的。

面向高速公路智能度分级的路侧感知设备优化布设方法

感知设备采集的交通数据是智能交通运输系统高效运行的关键,而交通数据的准确性和时效性与感知设备的空间密度和具体位置密切相关。在交通数据采集系统中,既要获得给定精度和完整度的交通数据,又要尽量减少在路网中的感知设备布置的数量。为保证多元感知设备在满足感知性能指标的同时,能服从布设成本约束的条件并合理地布设在高速公路上,提出一种基于DBSCAN聚类的高速公路路段划分方法和基于遗传算法的路测设备优化布设方法。其次,对基于DBSCAN聚类和遗传算法的多元感知设备布设方法进行验证,构建智慧高速感知设备的仿真平台,以杭甬高速G92和沪昆高速为案例,按照行业指南将路段划分为不同感知性能等级,并针对L1和L2级路段应用优化布设方法。结果表明:L2级路段采用雷视一体机进行优化布设,检测精度达到98.5%;L1级路段选择视频检测器进行优化布设,检测精度可达84.2%。各路段的行程时间估计精度均较高,验证了所提方法的有效性。

Layout Design-Based Research on Optimization and Assessment Method for Shipbuilding Workshop

The research study proposes to examine a three-dimensional visualization program, emphasizing on improving genetic algorithms through the optimization of a layout design-based standard and discrete shipbuilding workshop. By utilizing a steel processing workshop as an example, the principle of minimum logistic costs will be implemented to obtain an ideological equipment layout, and a mathematical model. The objectiveness is to minimize the total necessary distance traveled between machines. An improved control operator is implemented to improve the iterative efficiency of the genetic algorithm, and yield relevant parameters. The Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application （CATIA） software is applied to establish the manufacturing resource base and parametric model of the steel processing workshop. Based on the results of optimized planar logistics, a visual parametric model of the steel processing workshop is constructed, and qualitative and quantitative adjustments then are applied to the model. The method for evaluating the results of the layout is subsequently established through the utilization of AHP. In order to provide a mode of reference to the optimization and layout of the digitalized production workshop, the optimized discrete production workshop will possess a certain level of practical significance.

基于多源数据的电动汽车充电设施布局优化方法研究

针对电动汽车充电设施布局与电动汽车用户需求平衡性问题,提出了一种基于多源数据的电动汽车充电设施布局优化方法。首先,基于兴趣点位置、用户产生充电需求时的地点、需求偏好等多源数据构建电动汽车充电站双层布局优化模型。上层模型以社会总成本为目标函数对电动汽车充电站进行选址定容优化;下层模型以寻址距离、寻址时间、拥挤程度3个指标搭建用户最佳选择模型;然后,利用遗传算法对双层规划模型进行求解,获得电动汽车充电站布局优化方案。最后,通过实例验证了所提方法的可行性。

基于遗传算法的双层车间设施布局优化研究

为了减少双层生产车间的搬运成本,以最小搬运费用为优化目标,建立双层车间设施布局优化的数学模型,根据传统SLP方法分别得到一二楼车间的初始布局方案,将得到的初始布局方案作为遗传算法的部分初始种群,基于遗传算法求解优化模型得出最终的布局方案。最后根据实例验证了所建模型和算法的有效性,该方法不仅克服了传统SLP方法的局限性,而且提高了遗传算法的求解质量,建立的双层车间布局的数学模型可为多层车间设施布局问题提供参考。

截击型无人机多目标气动外形优化设计

使用无人机碰撞拦截无人机是一种有效且成本适中的反制手段。为提高优化设计效率,本文采用雷诺平均Navier-Stokes方程计算流场,并使用Kriging代理模型和基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)针对鸭式布局截击型无人机开展气动外形优化设计。设计过程中,以航程和最大可用过载为设计目标,将鸭翼纵向位置、主翼扭转角、展弦比和后掠角作为设计变量,以静稳定度和鸭翼最大偏转角为约束,得到了分布均匀的Pareto前沿,优化后的无人机航程与最大可用过载较基准外形分别提升了24.6%和6.4%,证明了该优化方法的有效性。

复杂地形风电场微观选址优化

针对复杂地形条件下,风电场微观选址优化技术难度大的问题,提出一种在复杂地形下进行风电场微观选址优化的方法。应用Jensen模型和Lissaman模型,综合考虑不同高度下风速分布和风力机之间的尾流影响,其中尾流考虑了上游风力机的尾流对下游风力机转轮面的遮挡面积的影响;风向按照十六分度处理,风速按照威布尔分布处理;用每分度风速、概率密度及尾流模型分别计算每个分度的功率值;优化目标是使整个风电场的输出功率达到最大。以风力机在给定风电场中坐标为自由变量,以地形边界和风力机之间的最小距离为约束条件,通过改进的实值编码遗传算法搜索最优解。最后将该优化算法得到的最优解与经验布置方法得到的结果进行比较,证明该优化算法的优越性,指出经验布置方法的局限性。

全断面岩石掘进机边缘滚刀优化布置研究

为研究全断面岩石掘进机(TBM)边缘滚刀布置规律,文章根据刀盘实际破岩情况和刀盘设计技术要求,提出了边缘滚刀布置的基本原则,确定了边缘滚刀布置的优化目标和约束条件,建立了TBM边缘滚刀多目标优化布置数学模型,分析其目标函数及约束条件函数,并利用遗传算法进行求解。文章以伊朗NASOUND隧道某施工标段所用刀盘边缘滚刀布置为例,对所建立的模型和所采用的优化算法进行验证,并与原TBM边缘滚刀布置方案进行了对比分析。结果表明:优化后的刀盘径向不平衡力下降19.4%,倾覆力矩下降20.6%;刀盘布置优化后强度和刚度有所改良,刀盘最大应力减小了36.6%,最大变形量减小了30.3%。工程实例验证了优化布置数学模型的正确性和可行性,研究内容与方法可为TBM刀盘设计和改进提供理论基础。

复合式土压平衡盾构盘形滚刀布置规律

根据目前常见复合式土压平衡盾构的结构特性,以刀盘开口特征为依据,对复合式土压平衡盾构进行分类并归纳出2种类型滚刀布置区域,建立其约束模型。通过分析盾构掘进时滚刀的受力情况,提出滚刀布置基本原则,在此基础上建立以滚刀极径与极角为设计变量的非线性多目标滚刀布置优化模型,分析模型的目标函数与约束条件,给出模型求解策略,并采用遗传算法求解得到滚刀布置参数。应用该优化设计方法对深圳地铁某施工标段所用盾构滚刀进行布置优化。研究结果表明:优化后刀盘的径向不平衡力下降10.1%,倾覆力矩下降9.4%,破岩量方差下降15.9%,表明所建立的数学模型及所使用的优化算法是正确、可行的。

基于小生境遗传算法的风电场布局优化

基于小生境遗传算法对风电场内风力机机组的布局进行优化。在优化过程中,考虑等风速同风向和变风速变风向两种简化的入流模式,采用修正的Jensen尾流模型模拟机组之间尾流的相互干扰效应,以单位发电量所消耗的成本最低为目标,使用小生境遗传算法优化风电场机组的排布。文中给出了优化后的风电场布局轮廓图、风电场机组台数、总发电量、目标函数值以及风电场的效率。通过与以前的相关研究对比分析,表明本文的方法取得了较优的结果,可为将来真实风场的风力机排布提供参考依据。

基于视觉感知强度的人机交互界面优化设计

为了提高人机交互界面的视觉舒适性和高效性,提出了一种基于视觉感知强度的人机交互界面优化设计方法。首先依据人眼视锥感知细胞的感知强度区域划分标准,建立人机交互界面感知强度划分模型;然后依据优序法的权重等级划分方法,科学度量视觉感知元素权重等级;最后在人机交互界面感知强度与感知元素重要度指标基础上,构建基于视觉感知强度的人机交互界面优化布置模型并用遗传算法求解该模型。刀具补偿操作界面的实例表明,该方法适用于人机交互界面优化布置设计。

基于遗传算法和虚拟现实的施工设备布置系统

为辅助设计人员解决施工设备布置问题,基于遗传算法、虚拟现实技术和三维模型处理技术,提出了类交互式遗传算法。该算法首先执行计算机自动迭代完成的自然阶段,在满足人工参与条件后进入虚拟现实环境,进行人工评价和人工指导变异。通过对比分析表明,该算法能在明显减少用户参与次数的前提下,取得优于交互式遗传算法的解。基于该算法,实现了施工设备布置系统原型,并设计了基于不同技术的不同模块间的数据交互机制。实际应用验证了系统的有效性。

钢筋混凝土深梁的拓扑优化模型

钢筋混凝土深梁的拓扑优化模型的获取是一个既有理论意义又有工程背景的设计问题。由于钢筋混凝土材料的特殊性,特别是混凝土拉压性能极端差异的特点以及变量的离散性使得问题复杂化。介绍了一种基于演化原理的结构优化算法——演化结构优化算法(GESO算法),这种算法通过以一定的概率淘汰构件中利用率不高的材料获取构件的优化桁架模型。在计算中考虑钢筋混凝土构件的受力特点,充分发挥钢筋受拉和混凝土受压的优势,给出能反映钢筋混凝土深梁工作机理的拓扑优化桁架模型。给出的钢筋混凝土简支梁和开孔深梁的计算实例,说明了方法的有效性和可行性。

城市高架道路匝道布局模型

根据城市高架道路匝道布局包含匝道数量、匝道间距和匝道选型的问题特征 ,在研究高架道路影响域确定方法与影响域交通需求推算方法的基础上 ,运用交通网络设计思想 ,将备选匝道作为网络设计的备选路段 ,建立了匝道布局问题的双层规划模型 ,针对模型是约束区域非凸的 0 - 1规划问题的特点 ,设计了求解模型的遗传算法 ,并给出算例 .

渤海海域应急救援基地选址优化方法

针对海上应急救援基地规划比较单一的问题,结合渤海海域交通流特征和海上交通事故的统计结果,提出了应急救援基地双覆盖优化模型。综合考虑了渤海海域环境条件和事故发生率的影响,基于地理网格划分方法确定了渤海海域应急事故点,根据港口条件选定了应急救援基地候选点。应用双覆盖模型对渤海海域应急救援基地选址进行了优化分析,利用遗传算法优化求解,得到渤海海域应急救援基地选址的最优布局方案。研究结果表明:提出的应急基地双覆盖模型比现有的选址模型有更好的覆盖效果,且适应度函数值高达0.92,充分证明了模型的有效性。

用GAAA优化多阶段装配过程中的夹具布局

改进了遗传算法与蚁群算法的融合(GAAA)算法,利用它来解决多阶段装配过程中二维刚性零件的夹具布局优化问题,合理选择定位销的位置使得灵敏度指标最小化。通过改变遗传算法的变异算子,变异长度以及交叉、变异在蚁群算法中发生的位置,提高了GAAA的稳定性和收敛性。以汽车侧边装配为例验证了改进算法的有效性,结果表明改进后的GAAA比基本的GAAA和蚁群算法求得的结果要好,且收敛速度更快,稳定性更好。

基于遗传算法的动态连续型设备布局方法

在企业未来产品需求可预测的情况下,对具有多个计划期的车间内动态设备布局问题进行了研究。将动态设备布局中设备重置费用简化为设备移动成本与产能损失成本,结合静态设备布局问题连续模型以及动态设备布局问题离散模型的研究方法,构建了针对不等面积设备的动态多期布局问题的连续模型,并设计了改进型的遗传算法对模型进行了求解。此算法具有新颖的编码策略以及自适应选择交叉算子,具有良好的寻优能力。最后通过对一个3×8动态连续型设备布局问题的实例验证,证明了模型与方法的可行性。