[发明专利]基于禁忌搜索平衡性能约束的圆形装填问题的布局方法

摘要

本发明公布了一种基于禁忌搜索平衡性能约束的圆形装填问题的布局方法，属于航天器布局方案设计研究领域。本发明方法包括，首先采用拟物策略和罚函数法将带平衡性能约束的圆形装填问题转化为无约束的优化问题；然后从任一随机初始布局出发，应用基于自适应步长的梯度法进行极小化优化计算；为了使计算能有效地逃离局部极小点的陷阱且避免迂回搜索，采用了禁忌搜索的策略。在禁忌搜索的过程中，对传统的邻域解、禁忌对象以及当前解接受原则进行了有效的改进。本发明的优点在于布局具有很高的面积利用率，较快的速度，同时能更好地实现平衡性能约束，并可推广应用于其他布局优化问题的求解。

主权项

1.一种基于禁忌搜索平衡性能约束的圆形装填问题的布局方法，其特征在于包含以下步骤：(1)将所有n个圆形待布物C_i和圆形容器C₀都为光滑的弹性实体，按照拟物策略和罚函数法，将带平衡性能约束的圆形装填转化为下面的无约束优化：minimizeU(X)=Σi=0n-1Σj=i+1ndij2+l[(Σi=1nmixi)2+(Σi=1nmiyi)2]]]>这里是圆形待布物C_i和C_j之间的嵌入深度，是圆形待布物C_i与圆形容器C₀之间的嵌入深度；r_i和m_i分别表示圆形待布物C_i的半径和质量，r₀为圆形容器C₀的半径；(x_i，y_i)为圆形待布物C_i的圆心即质心坐标；X＝(x₁，y₁，x₂，y₂，...，x_n，y_n)表示布局的一个方案，也就是一个格局；l为惩罚项系数，是一个小的正数；i，j＝1，2，3，...，n，i≠j；(2)随机给出初始布局；(3)基于当前圆形容器C₀，使用禁忌搜索对当前初始布局进行布局的全局优化；(4)采用二分法对圆形容器的半径r₀进行设置，对于新半径的圆形容器，重新执行改进的禁忌搜索算法进行布局的全局优化，此过程重复执行直到满足二分法的结束条件；(5)输出最优圆形容器的半径r₀和最优布局的图形。