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第13卷第5期2OO7年5月 计算机集成制造系统 Computer Integrated IⅥanufacturing Systems V01.

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7 文章编号:1006―5911(2007)05一0925一06 基于新型蚂蚁算法的传动方案优化设计研究 赵勇,许可证,查建中 (北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044) 摘要:针对复杂机械产品传动方案的优化设计问题,提出了一种融合模拟退火算法的新型蚂蚁算法.该算 法改进了蚂蚁算法中信息素的初值设置和信息素更新模型,探讨了新型蚂蚁算法的融合思想和设计依据,建立了基 于新型蚂蚁算法的传动方案的优化设计过程模型.该方法能尽快搜索到较理想的下降方向,提高了蚂蚁算法的收敛 速度,同时克服了模拟退火算法要求初始温度足够高,收敛速度缓慢的缺陷.具体应用表明了该方法是可行的. 关键词:传动方案;

优化设计;

蚂蚁算法;

模拟退火算法 中图分类号:TP391 文献标识码:A Mechanical transmission scheme optimaI d鹤ign b嬲ed on a new ant algorithm ZHAO Yb咒g,XU KPz_h明g,ZHA,谊扩z^o竹g (Sch.of Mech.,Electronic&

Control Eng.,Be巧ing Jiaotong Univ.,Be玎ing 100044,China) Abstract:To solve the problems of transmission scheme optimization for complex mechanical products,a new ant a卜gorithm combined the simulated annealing algo thm was put forward.The initial value setting of pheromone and up― date pheromone model of ant algorithm were improved.Commingled thoughts and design rules for the new ant algo― rithm were discussed. Process model of transmission scheme optimization design based on the new ant algorithm was also constructed. By using the method, the ideal searching direction of gIobal optimal solution could be found as soon as possible and the convergence speed of ant algorithm was also improved,while the shortcomings of high ini― tial temperature required and slow convergence speed of simulated annealing algo thm were also overcame. Applica― tion revealed the feasibinty of this method. Key words:transmission scheme;

optimal design;

ant algorithm;

simulation annealing algo thm

0 引言 方案优化设计目前多采用形态学矩阵、键合图 法、专家系统[1q3等方法,形态学矩阵和键合图法从 功能分析的角度列举并组合出方案解,但组合出的 方案数很多,难以逐一评价,因而也难以获得最优方 案,且当设计问题的规模较大时,还存在组合 爆炸 现象.而专家系统也存在难以进行知识的有效获取 等方面的问题.针对这些问题,很多学者做了相关 的研究工作,取得了很多成果.文献[3]应用数学方 法,描述了方案设计过程模型,创建了整个设计过程 的形式化表达方法,然而仅限于对方案设计过程模 型的研究;

文献[4]和文献[5]利用模拟退火(Simu― lation Annealing,SA)算法解决优化问题,但求解效 率不很高;

文献[6]利用蚂蚁算法(Ant A190rithm, AA)对工厂规划方案进行优化设计,但由于该算法 初始信息素匮乏,使其求解能力和效率不是很高. 针对上述方案优化设计过程中存在的缺点,本 收稿日期:2006一06~19;

修订日期:2006一09一05.Received

19 June 2006;

accepted

05 Sep.2006. 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50335040).Fo叫dation item:Project supported by the National Natural science Foundation,chi― na(No.50335040). 作者简介:赵勇(1963一),男,山东泰安人,北京交通大学机械与电子控制工程学院副教授,博士,主要从事先进设计方法的研究. E―man:yongzhao@bjtu.edu.cn. http://www.paper.edu.cn 中国科技论文在线 计算机集成制造系统 第13卷 文通过对机械产品方案优化设计问题的描述,建立 了基于融合SA算法和AA算法的方案优化设计数 学模型.在改进两种算法的基础上,利用sA算法 易于进行全局优化的优势来弥补AA算法的不足, 并将两种算法进行有机结合,形成新的AA算法,应 用于机械产品传动方案的优化设计.这种新的AA 算法结合了两种算法的搜索特性,丰富了产品方案 解的优化设计过程,提高了算法的求解能力和效率.