基于网格划分的混合优化算法

1、基于网格划分的混合优化算法作者：陈健， 李歧强， chen jian， li qi-qiang作者单位：陈健,chen jian( 青岛理工大学理学院,山东,青岛,266033)， 李歧强,li qi-qiang(山东大学控制科学与工程学院,山东,济南,250061)刊名：系统工程与电子技术英文刊名：systems engineering and electronics年，卷(期)：2007 ，29(2)引用次数：0次参考文献(8条)1. 张文修. 梁怡 遗传算法的数学基础 20002. 谢金星 进化计算简要综述 期刊论文-控制与决策 1997(1)3. lin yunchien . wang

2、 fengshen . hwang kaoshing a hybrid method of evolutionary algorithms for mixed-integer nonlinear optimization problems 19994. 郭涛. 康立山 . 李艳 一种求解不等式约束下函数优化问题的新算法 1999(5)5. 曾三友. 康立山 . 丁立新 一种求解混合整数非线性规划问题的演化算法 - 搜索空间自动收缩法期刊论文-武汉大学学报(自然科学版) 2000(5)6. 王涛. 李歧强 基于空间收缩的并行演化算法期刊论文-中国工程科学 2003(3)7. eden w m m

3、a . chow tommy w s a new shifting grid clustering algorithm 2004(37)8. sandgren e nonlinear integer and discrete programming in mechanical design 1990(112)相似文献(10条)1.学位论文任华 板料成形模拟中的曲面网格划分和节点编号优化的研究2005 金属板料成形数值模拟可以形象地描述金属在成形过程中的流动行为，提供变形体及模具在成形过程中各种物理学场量的分布及变化规律，从而为模具设计提供依据，减少试模次数，具有重要的研究价值。 有限元网格划分

4、是有限元分析的关键技术之一，良好的网格有助于提高有限元的计算速度和计算精度。节点编号优化可以减少有限元的带宽，从而提高有限元求解速度。本论文以网格划分和节点编号优化为研究重点，完成了以下研究工作： 1)在分析比较了映射网格生成法、节点生成法、子域分离法、叉树法、扫描法、栅格法等之后，在ug 中开发其曲面网格划分功能，新增了网格划分功能菜单，使得在 ug 中网格划分过程更加简单，特别是在对复杂的曲面模型划分时，与ug 相比划分速度更快。 2)有限元的刚度矩阵具有对称性、稀疏性、带形分布等特性，减少有限元的同单元最大节点编号差可以减少有限元的带宽，可以提高求解速度。以此为目标，本文在对节点编号优化

5、进行了概述及典型的编号法进行了详细说明后，基于数学归纳法分析最佳节点编号排序的某些特点，提出了节点编号优化新算法，将优化目标的多约束条件通过惩罚处理变成单一约束条件，大大减少算法复杂程度，并易于程序上的实现。通过实例对平面三角形单元、平面四边形单元、板料成形中的壳单元进行节点编号优化，以验证该算法的有效性和优越性。 3)目前模型的数据信息难以有效地完全共享，从而较大地制约了板料成形模拟的发展。利用 cad 和cae 软件各自的长处，实现优势互补，避免cad 模型导入 cae 后出现的模型部分数据的丢失，减少在cae 软件中耗时和费力的修补工作，本论文在以网格模型中的单元和节点数据信息为转换对象

6、，进行了cad 和cae 的数据集成这方面探索性的研究工作。 4)利用本课题开发的网格划分功能和节点优化算法对江铃汽车 j117 车地板进行了网格划分和节点优化，在dynaform中完成有限元模拟，对比优化前后的结果，从而进一步证明了本课题所开发的网格划分和节点优化算法的可行性、有效性和优越性。 本研究工作的主要创新点为： 1)在ug 下做了二次开发，新增了网格划分功能菜单，使得 ug 中网格划分过程更加简单，特别是对复杂的曲面模型划分时，与ug 相比划分速度更快。 2)基于数学归纳法提出一种节点编号排序优化新算法，将优化目标的多约束条件通过惩罚处理变成单一约束条件，大大减少算法复杂程度。该算

7、法能大大减少半带宽，与cae 软件自身的节点编号优化相比更能有效地减少半带宽。2.学位论文石立兴 光学分子影像中的小鼠实验及三维网格配准算法的优化2008 分子影像是现代医学影像学的一个新兴分支，是在活体状态下应用影像学方法从细胞和分子水平对生物过程进行定性和定量研究。光学分子影像（omi ，optical molecular imaging ）是一种快速发展的分子影像技术，将光学过程与一定的分子性质相结合，对目标物体的生物自发光或激发荧光进行测量和处理，它主要用于组织病理变化的早期研究。相对于其他几种分子影像技术如: 核磁共振 (mri ，magnetic resonanceimaging)

8、分子成像，正电子发射断层成像技术 (pet ，positron emissiontomography) ，单光子发射断层成像（ spect(single photon emissioncomputed tomography）等，光学分子影像技术具有价格低廉，分辨率高，灵敏度高等优点。因此在生物学、医学和药学研究中得到了广泛的应用。 但是，由于光在生物组织内传播时会受到散射作用和吸收作用，仅从生物体表面边界处采集光信息，很难对体内的发光位点进行精确定位，因此各种重建算法在光学分子影像学中得到了广泛地应用和研究；例如，解决前向问题的有限差分法和有限元法以及解决偏微分方程的反演法。 本文在一种基于有

9、限元的重建算法的基础上，首先设计了一个小鼠模型，并开展了基于小鼠模型的实验：采集10 个角度 x 光图像，以及对应的荧光图像，重建结果验证了算法的有效性和正确性。 然而当采用有限元法对真实小鼠实验数据进行重建时，很难得到生物体内部组织的三维网格理想的划分，因而网格划分成为基于有限元的重建算法的一个关键问题。为了解决这一问题，本文引入了数字老鼠atlas网格划分数据，设计和实现了 x 光投影算法将数字老鼠的三维网格投影成二维x 光图像，然后针对从多个角度得到的二维 x 光投影图像与真实小鼠实验的 x 光图像进行配准，进而在真实小鼠内部组织中重构数字老鼠的网格结构，达到三维配准的目的。为了解决了三

10、维配准中出现的四面体翻转的问题，本文引入弹性策略，对三维配准算法进行了有效改进。最终，解决了基于真实小鼠的有限元重建算法中的网格划分问题。 本文的主要贡献是：在一种基于有限元的重建算法的基础上，设计了一个小鼠模型，并开展了基于小鼠模型的实验，实验结果验证了重建算法的有效性和正确性；进行真实小鼠实验，进行数据采集；引入数字老鼠atlas 网格划分数据，设计和实现了对其三维网格进行 x 光投影算法，对基于数字老鼠 atlas的真实小鼠三维网格的配准算法进行了改进。3.学位论文管恩花 基于网格划分的传感器网络导航算法2005 传感器网络是由许多传感器节点组成的一种无线自组织网络，这些传感器节点随机地

11、分布在某一区域，以自组织的形式构成网络。传感器自身的优点以及无线通信的迅速发展赋予了传感器网络很好的应用前景。 随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型传感器节点借助于节点中内置的形式多样的传感器测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多人们感兴趣的物质现象。本文正是在传感器网络这些特点的前提下进行相关的研究工作，提出了一种将传感器网络应用于导航中的算法基于网格划分得传感器网络导航算法(nadg) ：在导航区域放置若干传感器，根据传感器节点所探测的数据来描述危险区域的分布，装配在被引导航对象

12、上的无线通信模块能实时地与传感器网络进行通信，从而引导被导航对象避开危险区域，安全地到达目的地。仿真结果证明，本算法得到的路由是安全的，并能很好地适应网络环境的动态变化。 无线传感器网络与传统的无线网络有着不同的设计目标，后者在高度移动的环境中通过优化路由和资源管理策略来取得最大化的带宽利用率，同时为用户提供一定的服务质量保证。在无线传感器网络中，因为它们通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中，设计有效的策略延长网络的生命周期成为无线传感器网络的核心问题。基于上述考虑，本文在所提算法基础上作了改进 (inadg) ，仿真结果证明，改进的算法能够很大程度上提高传感器网络的生命周期，优于其

13、他算法。4.学位论文郑志镇 用于板料成形模拟的有限元建模及可视化关键技术的研究1999 该文针对覆盖件成形过程有限元模拟前后处理中存在的问题，对有限元建模和有限元结果可视化进行了系统的研究。课题得到了国家自然科学基金、863计划和教育部博士点基金的资助。作者根据汽车覆盖件成形过程有限元模拟的要求，研究了网络划分、网格节点编号优化和有限元分析结果可视化的理论和方法，并在此基础上开发了一个网格划分和有限元后处理系统。该文的研究工作取得的主要成果包括:1. 分析了现有曲面网格划分算法和软件的功能，指出了它们的不足和需要解决的问题;2. 提出了调整边界节点数的方法，把边界节点数的调整问题归结为一个模2

14、空间中的多解的线性方向组;3. 在己有的网格划分算法基础上，提出了自动划分曲面全四边形网格的迭代算法;4. 对网格划分过程中的一些关键问题，如单元重叠的检测、网格的局部光滑、尖角的处理等，提出了有效的解决方法;5. 提出了用曲面边界节点分布和曲面曲率共同控制单元尺寸的方法;6. 分析了现有节点编号优化法的优缺点，对现有算法进行了改进，使得算法更加稳定，适应性更强;7. 针对四边形网格的特点，采用了直接算法生成其等值线;8. 在理论和算法研究的基础上，开发了一个基于 euclid3造型系统的有限元建模和分析结果处理系统femvis。对覆盖件成形模拟所用的模具和板坯进行了网格划分，对有限元分析结果

15、进行了处理。结果表明，生成的网格质量好，节点编号得到有效的优化，计算结果显示清晰。5.学位论文陈健 基于空间划分的搜索算法2005 优化是一种以数学为基础，用于求解各种工程问题优化解的应用技术，它作为一个重要的科学分支一直受到人们的广泛重视，并在诸多工程领域得到广泛应用。然而，随着求解问题规模的扩大和复杂度的提高，目前这些优化算法的收敛速度将非常慢，有时甚至得不到满意解。因此，研究优化方法对改进算法性能、拓宽算法应用领域、完善算法体系具有重要的作用。空间划分与空间收缩的引入，给优化算法的研究提供了新思路。 优化搜索算法主要可分为两类：全局搜索算法和局部搜索算法。本文首先介绍了优化算法的发展概况

16、，重点介绍了一种典型的全局搜索算法遗传算法及一种典型的搜索优化算法禁忌搜索算法。最后介绍了一种新的确定型优化算法区间优化算法。 本文的一个重点是提出了一种基于网格划分的混合搜索算法。该算法引入了空间划分和收缩的思想，在求解过程中首先应用一种全局优化算法确定优解信息，其次使用网格划分和合并将解空间快速划分和收缩为多个子空间，然后用一种局部优化算法在模型的极值点附近搜索，可以很快地收敛到极值点。仿真结果表明该算法在搜索效率、应用范围、解的精确性和鲁棒性上都体现了良好的性能。 另外，本文改进了区间优化算法。对一维优化问题，该算法加入了一个新的区间删除步骤。该删除步骤包含边界删除和内部删除两部分，可以

17、快速有效地删除不包含全局极小点的空间。对多维优化问题，提出了混合区间演化算法，将区间算法和演化算法取长补短，很好的融合在一起。数值试验表明，一维和多维两种区间算法都是可靠、有效的。文章的最后，作者总结全文，指出了有待进一步解决的问题，并对优化算法的发展前景作出了展望。6.期刊论文黄光球. 王西邓. 刘冠. huang guang-qiu . wang xi-deng . liu guan 基于网格划分策略的改进人工鱼群算法 - 微电子学与计算机 2007,24(7) 人工鱼群算法是一种新型的随机搜索优化算法,初步研究表明该算法具有许多优良的性质.通过引入网格划分策略和禁忌搜索算法,对基本人工鱼

18、群算法进行了改进 ,减少了迂回搜索的无用计算 ,同时也使人工鱼可以在解空间内进行更为全面的搜索,提高了搜索效率 ,加快了系统满意解域的确定 ;通过对变量空间进行网格划分 ,提供了获取系统最优解的方法 ,而且加强了对鱼群公告板信息的使用 .实验表明 ,与基本人工鱼群算法相比 ,该方法具有明显的优越性.7.学位论文雷军鹏 自由曲面展开算法及其数控加工研究2007 本文在广泛阅读和参考相关文献的基础上，提出了一种基于能量法的自由曲面展开算法。在曲面展开过程中，首先将三维曲面进行三角网格划分，然后将每个三角片分为约束展开与无约束展开映射到平面上，得到展开平面后，为了将平面优化，得到精确的展开平面，引入

19、了能量法，将网格三角形的边理解为材料力学中的杆件，将展开的过程理解为能量的存储，最后对展开过程中三角片所存储的能量进行释放与调整，得到优化的展开平面。由于所提出的算法不拘泥于问题的形式，具有一定的通用性。得到展开平面后，结合自由曲面数控加工走刀方法，制定了自由曲面数控加工程序自动生成算法。在此基础上开发的曲面展开软件系统surfs，可以完成自由曲面的展开，其数控加工模块根据用户输入的信息能自动生成曲面数控加工程序，在一定程度上实现了自由曲面 cad/cam一体化。 研究工作可以概括为以下几个方面： (1)利用微分几何学的理论对曲面展开变形进行了分析，将能量法引入到曲面展开过程中，提出了一种基于

20、能量法的自由曲面展开方法，具有一定的通用性，且展开精度较高。 (2)结合曲面展开算法，将展开过程中所生成的三维网格点按坐标大小排序作为曲面加工刀具轨迹，生成曲面数控加工代码。 (3)根据算法编写了相应的自由曲面展开及数控加工代码生成软件，在一定程度上实现了自由曲面cad/cam一体化。 (4)进行了实例计算，对提出的方法进行分析和检验。 本文的创新点在于将能量法与基于映射法的 del almay 三角网格划分法相结合用于自由曲面的展开。8.学位论文刘卫星 组合结构分析的前后处理与网格自动划分研究2001 该文主要目的在于为组合结构有限元分析的综合法配备前后处理,完善数据文件的管理 ,改善与用户交互的性能 ,使其可以在 windows环境下运行 ,并为其加入网格划分 .为以后用户的使用和优化的运行打下了基础