文档介绍：山东建筑大学
硕士学位论文
免疫遗传算法研究及其在桁、框架结构优化设计中的应用
姓名:闫飞
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:鹿晓阳
20070501
这样就构成了一种混合优化算法一免疫遗传算法,它通过免疫算法中的浓度调节机制摘要在优化领域中受到广泛关注的一种新型智能优化方法。但是在利用遗传算法进行结构优结构优化设计迄今已有近百年的历史。在最近的四十年内,无论从其理论、算法还是在应用方面,结构优化设计都取得了很大的进展。特别是近年来遗传算法在结构优化设计领域的广泛应用,更使得结构优化设计水平达到一个新的高度。遗传算法是一种模拟自然界生物进化的搜索算法,由于它简单易行、鲁棒性强,尤其是不需要专门的领域知识而仅用适应值函数作评价来指导搜索过程,因而成为近年来化设计时,常常存在早熟收敛和收敛性能差等问题。很多学者和研究人员都尝试采取各种措施来改进遗传算法,其中,近年来出现的免疫算法为改进遗传算法的上述缺陷提供了一条新途径。本文尝试利用免疫算法的相关理论对遗传算法进行改进,并将改进后的算法应用到土建结构优化设计当中。为此,本文做了如下工作:紫冉樯芰艘糯惴ǖ脑恚治隽似淙毕菁安颍萆锩庖呦统的抗原识别、保持抗体的多样性和免疫记忆的特性,将免疫算法引入到遗传算法中。对抗体进行促进和抑制,这样既保留了进化种群中的较优抗体又保证了抗体的多样性,从而避免遗传算法在进化过程中的过早收敛问题。本文采取了一种基于抗体矢量距的浓度构成方式,对选择概率进行了改进;此外本文还对遗传算法中的交叉和变异概率进行了自适应调整,进一步提高了算法的效率和性能。浯味越峁褂呕侍庵械脑际跫屠肷⒈淞课侍馓岢隽讼嘤Φ拇矸椒ǎ翰用一种直接比较比例法对约束条件进行处理;采用计算适应度的个体与进化个体相分离的方法来处理离散变量和整型变量。缓笞酆仙鲜龈慕τ妹庖咭糯惴ǘ跃涞腄优化测试函数和几类有约束优化问题分别进行了数值测试,并与其他算法的运算结果进行比较,分析结果表明,本文的免疫遗传算法具有较强的全局寻优能力、较高的稳定性和计算效率。詈蠼ū疚牡拿庖咭糯惴ń岷细讼到峁褂邢拊7治鲈恚直鸲酝两ń峁怪常见的桁架结构和框架结构进行了优化设计。并且将本文算法得到的优化结果同基本遗传算法的优化结果进行了对比,分析表明本文免疫遗传算法相比基本遗传算法有着更好山东建筑大学硕士学位论文
的收敛特性,迭代次数减少,优化设计结果也好于基本遗传算法。因此,本文算法用于此两类结构的优化设计是可行的和高效的。关键词:结构优化设计,免疫算法,遗传算法,离散变量、桁架结构,框架结构山东建筑大学硕士学位论文
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学位论文作者签名:羃:&日期立砭原创性声明学位论文使用授权声明本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,论文中不舍其他人已经发表或撰使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留,使用学位论文的规定,即:山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部写过的研究成果,也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而方式标明。本人承担本声明的法律责任。学位论文作者签名:或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印,缩印或其它手段保存,汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。导师签名:
标~适用、安全与经济的有效途径。第滦髀传统的结构设计,实际上指的是结构分析,其过程是假设一分析一校核一重新设计,结构优化设计指的是结构综合,其过程是假设一分析一搜索一最优设计,搜索过程引言具体来说就是工程师根据自己的理论知识和设计经验首先针对用户的需要进行概念设计,定出结构的类型和形式,按规定要求和标准给出受力情况,提出初始设计方案;然后进行结构分析,再根据分析结果进行强度、刚度、稳定等方面的校核;如果不符合经济与安全的要求,则修改设计,再进行结构的重分析、重校核,直到满足为止。传统设计的这种重分析、重校核过程最多为两三次,否则工作量太大,难以承受。这种设计的一个主要缺点是难以找到材料的合理分布。也是修改设计的过程,这种修改是按一定的优化方法使设计方案达到最佳的目标,是一种主动的、有规则的搜索过程并以达到预定的最优目标为满足【。作为近四十年发展起来的一门新技术,结构优化设计使设计者能从被动的分析、校核进入主动的设计。优化设计能最合理的利用材料的性能,使结构内部各单元得到最好的协调,并具有规范所规定的安全度。同时,它还为整体性方案进行合理的决策,优化设计是实