[发明专利]一种基于改良遗传算法的甲板布局计算方法

摘要

本发明是一种基于舰船特点，考虑到多人协同作业流程和甲板占用面积，对甲板布局进行优化的算法。在甲板布局优化中包含3个组成要素：甲板上的设备和障碍物，多个作业及作业先后流程，每个作业的涉及作业人员。通过对布局中的设备和障碍物的数学描述，设定相应的形心、摆放区间、作业时序和优化目标，进行含有人体作业特性的甲板布局优化计算，得到基于舰船特点的甲板优化布局。

主权项

一种基于改良遗传算法的甲板布局计算方法，其特征在于考虑多人协同作业流程和甲板布局占用面积最小，所述的甲板布局优化包含如下组成要素：甲板上的设备和障碍物，多个作业及作业先后流程，每个作业的涉及作业人员。所述的计算方法包括以下步骤：1)布局中设备和障碍物的数学描述：将所有设备和障碍物在给定形状的甲板平面上进行映射，由人工通过手工绘制方式将设备和障碍物绘制为封闭多边形，尽可能地采用最少的点表征完整的设备平面形状。2)形心的计算：利用几何积分计算图形重心的原理计算出多边形的重心，以此为设备或障碍物的形心。3)坐标设定：对每个设备和障碍物进行编号，以设备和障碍物形心为坐标原点，按顺时针将每个设备和障碍物顶点与形心的相对坐标组成数列。4)设备摆放区间设定：根据舰船作业任务的实际需求，对每个设备在甲板上允许摆放的位置区间进行设定。5)障碍物位置设定：根据舰船作业任务的实际要求，对影响作业人员行走路径的障碍物摆放位置进行设定。6)时序的设定：根据作业要求，考虑到任务流程的先后顺序和涉及作业人员，以时序排列矩阵为基础，通过任务单元列表和时间刻度形象地表示出任何特定任务的活动顺序、持续时间和作业人员数目。7)优化目标的设计：(a)完成所有作业任务后，所有作业人员先后到达不同的设备所经过的路程之和最小；(b)所有摆放在甲板上的设备占用面积最小。8)甲板布局计算：采用遗传算法在甲板上任意生成一个设备布置的种群，且要求所有设备之间的间距符合人体作业范围，按照作业流程计算所有作业路径和设备占用面积；在此基础上再根据遗传算法的基因变异方法生成新的算子，得到新的种群，对其进行新的作业路径和设备占用面积计算，根据设定的目标，判断是否满足约束条件；通过反复变异，直至产生符合约束条件的新个体。9)算法的终止条件：通常情况下，算法的变异概率设为0.01，迭代次数为5000，也可根据实际的计算精度要求增加迭代次数。