針對(duì)定義為廣義旅行商問(wèn)題(GTSP)的激光切割工藝路徑優(yōu)化問(wèn)題,提出了一種自適應(yīng)大鄰域搜索算法(ALNS)與改進(jìn)模擬退火算法相結(jié)合的混合算法。該算法提出一種融合最近、最遠(yuǎn)和隨機(jī)插入操作的統(tǒng)一插入操作和統(tǒng)一最壞刪除操作,通過(guò)在算法中反復(fù)進(jìn)行刪除和插入操作來(lái)優(yōu)化自適應(yīng)大鄰域搜索算法,再運(yùn)用改進(jìn)模擬退火算法接受最優(yōu)解,求得滿足工藝約束的最短切割路徑。通過(guò)GTSP-Lib數(shù)據(jù)庫(kù)中的算例和實(shí)際切割案例對(duì)算法進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,提出的算法在準(zhǔn)確性上與最優(yōu)算法的誤差只有0.31%,但計(jì)算速度提高了12%,證明了該算法在求解小規(guī)模切割路徑問(wèn)題上有很強(qiáng)的適用性。

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【部分圖文】：

圖1切割路徑實(shí)例示意圖

在零件輪廓的完整切割中，激光束通過(guò)在輪廓的給定軌跡上移動(dòng)，到在激光束返回到切割特征點(diǎn)之前在輪廓周長(zhǎng)上或其附近打通一個(gè)特征點(diǎn)來(lái)開始切割[10]。由于激光器始終打開并在整個(gè)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)切割，因此被認(rèn)為是有成效的工作狀態(tài)。相反，當(dāng)激光切割頭在關(guān)閉的情況下從一個(gè)切割特征點(diǎn)移至另一個(gè)切割....

圖2自適應(yīng)大鄰域搜索算法框圖

如圖2所示，根據(jù)算法框架確定改進(jìn)的核心思想是:在定義好初始種群的情況下，通過(guò)改善鄰域搜索操作中的算子，使算法更快地產(chǎn)生新解，以數(shù)值優(yōu)化為目標(biāo)接受更優(yōu)解，對(duì)新解進(jìn)行多次迭代達(dá)到最優(yōu)。將算法分解成獨(dú)立的功能模塊，便于明確各模塊目的來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。再運(yùn)用優(yōu)化判定準(zhǔn)則，在多約束條件下獲得....

圖314st70算例優(yōu)化路徑示意圖

該算法求解了25個(gè)來(lái)自GTSP-Lib數(shù)據(jù)庫(kù)的算例，結(jié)果如表1所示，達(dá)到最優(yōu)解的解用黑體表示。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在解決小對(duì)象規(guī)模問(wèn)題時(shí)，該算法具有較好的求解質(zhì)量，與已知解相比，平均誤差僅為0.31%。隨著對(duì)象規(guī)模的增加，最優(yōu)解獲得概率和求解效果都有所下降。對(duì)達(dá)到最優(yōu)解的算例14st7....

圖414st70算例優(yōu)化過(guò)程

圖314st70算例優(yōu)化路徑示意圖表1中數(shù)據(jù)來(lái)自于GTSP-Lib數(shù)據(jù)庫(kù)，其中計(jì)算偏差率=[(改進(jìn)算法-最佳解決方案)/最佳解決方案]×100%。通過(guò)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)算法在求解小規(guī)模問(wèn)題時(shí)，精確度極高，幾乎沒有誤差，平均最優(yōu)解獲得率達(dá)到90%。但當(dāng)問(wèn)題規(guī)模大于45個(gè)種簇時(shí)，算....

本文編號(hào)：3976315