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基于改进离散差分进化算法的桁架优化

2021-01-15谷正气韩征彤马晓骙

计算机工程 2021年1期
关键词:优化结构分析

王 烁,谷正气,2,韩征彤,马晓骙

(1.湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082;2.湖南文理学院洞庭湖生态经济区建设与发展协同创新中心,湖南常德 415000)

0 概述

桁架优化的目的通常为在满足指定性能要求的同时实现重量最小化。由于在实际工程问题中往往存在离散变量,序列线性规划[1]、准则法[2]等成熟的优化方法并不适用,因此研究者通常采用遗传(GA)算法[3]、粒子群优化(PSO)算法[4]、萤火虫(FA)算法[5]等智能算法来解决此类问题。

STORN 等人[6]于1997 年提出的差分进化(DE)算法是较为高效的算法之一。DE 是一种基于种群的全局搜索方法,通过变异、交叉和选择等步骤将种群进化至最优解,具有控制参数少、收敛速度快、算法稳健性强等优点[7]。近十年来,已有很多研究人员[8-9]对DE 算法进行了改进,并应用于工程问题中[10-11]。

然而,这些改进多是集中在实验个体的生成和选择机制上,对种群规模NP 的讨论则相对较少。NP 对算法性能有显著的影响,如小规模种群收敛较快,但容易导致进化早熟收敛或停滞,大规模种群全局搜索能力较强,但收敛速度慢[12]。文献[6]给出NP 的参考范围是5D~10D,其中D为问题的维数。文献[13]提出使NP 每隔一定代数自动减半。文献[14]提出NP 随着进化线性减少,其固定参数无法根据进化过程自适应调整。关于NP 的自适应研究相对较少,主要基于以下两种方法:一种方法[15]是通过比较种群多样性的实际值与理论值的大小自适应地调整NP,但其认为种群多样性理论值应随着进化过程线性降低至0,与实际情况不符;……

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