三維管路自動(dòng)敷設(shè)算法及干涉校驗(yàn)方法研究.pdf

1、管路敷設(shè)是指在具有約束的環(huán)境中，規(guī)劃一條從起點(diǎn)位置到終點(diǎn)位置滿足約束的最優(yōu)或較優(yōu)路徑。隨著工業(yè)化的高速發(fā)展，管路在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是由于三維管路敷設(shè)空間復(fù)雜，約束條件嚴(yán)格，早期敷設(shè)主要依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師手工完成，效率低下。隨著 CAD技術(shù)的發(fā)展，三維管路自動(dòng)敷設(shè)成為可能，出現(xiàn)了許多高效算法，提高了敷設(shè)效率。但各種算法在實(shí)用性、復(fù)雜度或優(yōu)化結(jié)果等方面都有一定的局限性，還沒(méi)有形成一套完整的理論體系。本文提出一種適于三維管路敷設(shè)的改

2、進(jìn)的人工魚群算法，該算法可有效降低復(fù)雜度，提高實(shí)用性。
　　在單管路敷設(shè)階段，首先根據(jù)約束條件建立單管路敷設(shè)優(yōu)化模型；為簡(jiǎn)化敷設(shè)空間，建立柵格空間預(yù)處理模型。之后提出改進(jìn)的人工魚群算法，該算法將優(yōu)化過(guò)程分為初步優(yōu)化和深度優(yōu)化兩個(gè)階段。在初步優(yōu)化過(guò)程中為避免人工魚盲目搜索，設(shè)置主方向作為啟發(fā)信息；為避免陷入局部最優(yōu)解，針對(duì)柵格預(yù)處理模型的特點(diǎn)，對(duì)人工魚群算法的基本參數(shù)和基本行為進(jìn)行改進(jìn)。在深度優(yōu)化過(guò)程中提出人工魚的繁殖行為和吞食行為

3、，來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)果。
　　在多管路敷設(shè)階段，針對(duì)多管路敷設(shè)的特點(diǎn)，首先建立多管路敷設(shè)的優(yōu)化模型。然后對(duì)單管路敷設(shè)算法的啟發(fā)信息進(jìn)行改進(jìn)；并將單管路敷設(shè)算法與小生境技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多管路協(xié)同敷設(shè)。
　　為使敷設(shè)結(jié)果更適用于實(shí)際工程，需對(duì)三維管路進(jìn)行干涉校驗(yàn)。文中提出了一種向量法來(lái)求解干涉問(wèn)題，總結(jié)了各類判別標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷管路間的干涉情況。該方法既避免了復(fù)雜的投影變換又易于程序?qū)崿F(xiàn)，可快速實(shí)現(xiàn)管路的干涉校驗(yàn)。
　　最后利用UG