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

1、輸電塔-線體系作為高負荷電能的輸送載體，是一種重要的生命線工程。隨著人民生活水平的不斷提高和國家經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，建設(shè)高聳、大跨越的輸電塔-線結(jié)構(gòu)已成為必然趨勢，特別是特高壓輸電線路工程。建設(shè)和發(fā)展既安全可靠，又經(jīng)濟合理的輸電塔結(jié)構(gòu)一直是工程界的研究熱點和難點。鑒于現(xiàn)階段國內(nèi)外輸電塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法和理論發(fā)展的相對滯后，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)計與驗算分析方法。主要研究內(nèi)容如下:

2、>　　(1)針對于桁架結(jié)構(gòu)拓撲和形狀優(yōu)化設(shè)計存在著設(shè)計變量類型不統(tǒng)一，耦合優(yōu)化困難等問題，本文給出了一種基于蟻群算法的桁架結(jié)構(gòu)多類型變量優(yōu)化方法。其中，拓撲優(yōu)化以結(jié)構(gòu)拓撲量和拓撲總量為基礎(chǔ)，將拓撲優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為雙TSP問題，并采用蟻群算法實現(xiàn)求解;形狀優(yōu)化則是采用加權(quán)耦合的兩級優(yōu)化方式求解此類問題，并且充分發(fā)揮了不同類型蟻群算法各自的優(yōu)勢。
　　(2)由于多類型變量優(yōu)化方法在處理大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)和布局優(yōu)化問題時的計算效率過低，本文提出

3、了一種基于蟻群算法的桁架結(jié)構(gòu)離散型變量優(yōu)化方法，包括:截面、拓撲、形狀和布局優(yōu)化方法。通過對多個經(jīng)典算例的分析與對比表明:本文方法的優(yōu)化效果顯著、簡單易行，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優(yōu)化問題中的成功應(yīng)用，本文提出了一種改進的基于離散變量的多目標蟻群優(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，并通過替換優(yōu)化過程中的重復(fù)解來提高算法的計算效率。該方法不僅可以求解

4、雙目標函數(shù)問題，而且能夠很好的求解桁架結(jié)構(gòu)多目標優(yōu)化問題。
　　(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)離散變量優(yōu)化設(shè)計方法”，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)化準則。通過對輸電塔結(jié)構(gòu)局部和整體多層次優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的分析表明:該方法是一種行之有效，且簡單實用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法。
　　(5)鑒于輸電塔結(jié)構(gòu)真型試驗價格昂貴、費時費力，以及有限元方