螞蟻算法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向的一個(gè)重要分支，是當(dāng)今的科研熱點(diǎn)之一。為了更好地研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化，人們不可避免地要研究?jī)?yōu)化算法。普遍認(rèn)為，優(yōu)化科學(xué)的發(fā)展較大程度上取決于優(yōu)化算法研究的進(jìn)展。雖然目前結(jié)構(gòu)優(yōu)化已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，但同時(shí)也有不少問(wèn)題，有算法本身方面的問(wèn)題，也有算法與具體問(wèn)題結(jié)合的問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，今后對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題的研究，還將會(huì)集中在對(duì)優(yōu)化算法的研究上。傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，如數(shù)學(xué)規(guī)劃法、準(zhǔn)則發(fā)等，只適用于規(guī)模較小且性態(tài)良好的優(yōu)化模型，且通常要求

2、目標(biāo)函數(shù)連續(xù)或者可導(dǎo)。在大規(guī)模優(yōu)化問(wèn)題中使用這些方法，其適用性和效率有待提高。實(shí)際工程優(yōu)化問(wèn)題中，目標(biāo)函數(shù)和約束條件不僅是非線性的，而且是隱式函數(shù)，并且問(wèn)題的規(guī)模通常會(huì)較大。優(yōu)化方法的選用至關(guān)重要，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已有300多種，大致上可歸納為三類：數(shù)學(xué)規(guī)劃法、最優(yōu)準(zhǔn)則法和仿生學(xué)方法?？傮w來(lái)說(shuō)，仿生學(xué)方法的研究是目前優(yōu)化方法領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。
　　 本研究將螞蟻算法(Ant Algorithm)應(yīng)用到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)上來(lái)。根據(jù)近年來(lái)

3、由意大利學(xué)者Dorigo等人最初提出的螞蟻系統(tǒng)算法(Ant System)來(lái)解決桁架的最優(yōu)化問(wèn)題。桁架的最優(yōu)化目標(biāo)是在滿足桁架設(shè)計(jì)問(wèn)題的限制條件，包括桁架桿件所能承受的最大應(yīng)力和桁架節(jié)點(diǎn)的最大位移的前提下，尋找重量最輕的桁架結(jié)構(gòu)。MATLAB是當(dāng)今優(yōu)秀的科學(xué)編程語(yǔ)言，采用MATLAB語(yǔ)言編制相應(yīng)桁架結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化程序，討論了螞蟻算法中的參數(shù)設(shè)置情況，找到了對(duì)這類優(yōu)化問(wèn)題的較為理想的參數(shù)設(shè)置；討論了該優(yōu)化算法程序的可靠性，表明具有較好可靠