基于蟻群算法的輸電塔結(jié)構(gòu)離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、輸電塔-線(xiàn)體系作為高負(fù)荷電能的輸送載體，是一種重要的生命線(xiàn)工程。隨著人民生活水平的不斷提高和國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，建設(shè)高聳、大跨越的輸電塔-線(xiàn)結(jié)構(gòu)已成為必然趨勢(shì)，特別是特高壓輸電線(xiàn)路工程。建設(shè)和發(fā)展既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理的輸電塔結(jié)構(gòu)一直是工程界的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。鑒于現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外輸電塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和理論發(fā)展的相對(duì)滯后，本文在蟻群優(yōu)化算法和有限分析方法的基礎(chǔ)上，提出了一套完整的輸電塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與驗(yàn)算分析方法。主要研究?jī)?nèi)容如下:

2、>　　(1)針對(duì)于桁架結(jié)構(gòu)拓?fù)浜托螤顑?yōu)化設(shè)計(jì)存在著設(shè)計(jì)變量類(lèi)型不統(tǒng)一，耦合優(yōu)化困難等問(wèn)題，本文給出了一種基于蟻群算法的桁架結(jié)構(gòu)多類(lèi)型變量?jī)?yōu)化方法。其中，拓?fù)鋬?yōu)化以結(jié)構(gòu)拓?fù)淞亢屯負(fù)淇偭繛榛A(chǔ)，將拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為雙TSP問(wèn)題，并采用蟻群算法實(shí)現(xiàn)求解;形狀優(yōu)化則是采用加權(quán)耦合的兩級(jí)優(yōu)化方式求解此類(lèi)問(wèn)題，并且充分發(fā)揮了不同類(lèi)型蟻群算法各自的優(yōu)勢(shì)。
　　(2)由于多類(lèi)型變量?jī)?yōu)化方法在處理大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)和布局優(yōu)化問(wèn)題時(shí)的計(jì)算效率過(guò)低，本文提出

3、了一種基于蟻群算法的桁架結(jié)構(gòu)離散型變量?jī)?yōu)化方法，包括:截面、拓?fù)?、形狀和布局?yōu)化方法。通過(guò)對(duì)多個(gè)經(jīng)典算例的分析與對(duì)比表明:本文方法的優(yōu)化效果顯著、簡(jiǎn)單易行，并且具有非常良好的應(yīng)用前景。
　　(3)基于蟻群算法在單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的成功應(yīng)用，本文提出了一種改進(jìn)的基于離散變量的多目標(biāo)蟻群優(yōu)化算法。該方法是在Pareto蟻群算法的基礎(chǔ)上，建立“可行解”和“非可行解”集合，并通過(guò)替換優(yōu)化過(guò)程中的重復(fù)解來(lái)提高算法的計(jì)算效率。該方法不僅可以求解

4、雙目標(biāo)函數(shù)問(wèn)題，而且能夠很好的求解桁架結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。
　　(4)考慮到輸電塔結(jié)構(gòu)的特殊性和復(fù)雜性，以及優(yōu)化方法一致性的要求，本文歸納總結(jié)出了一種“基于蟻群算法的輸電塔結(jié)構(gòu)離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法”，并且清晰明確的闡述了不同優(yōu)化內(nèi)容的物理意義和優(yōu)化準(zhǔn)則。通過(guò)對(duì)輸電塔結(jié)構(gòu)局部和整體多層次優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的分析表明:該方法是一種行之有效，且簡(jiǎn)單實(shí)用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
　　(5)鑒于輸電塔結(jié)構(gòu)真型試驗(yàn)價(jià)格昂貴、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，以及有限元方