申请/专利权人：郑州轻工业大学

申请日：2021-11-30

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN114066099B

主分类号：G06F30/27

分类号：G06F30/27;G06N3/006;G06F30/17;G06F16/2453;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.03.08#实质审查的生效;2022.02.18#公开

摘要：本发明提出了一种基于改进鸡群算法的圆形件卷材排样优化方法，步骤为：将圆形件卷材排样问题转化为最小化干涉量的判定问题；采用网格覆盖策略初始化鸡群；利用分离算法优化每个鸡群个体的干涉量；建立鸡群的等级制度，根据适应度建立公鸡‑母鸡引领关系，根据多样性建立母鸡‑小鸡引领关系；公鸡通过交换动作自主觅食，母鸡通过平移动作跟随公鸡觅食，小鸡通过赋值动作跟随母鸡觅食，优化干涉量更新排样方案；判断当前种群的最优排样方案是否合法，记录合法排样方案缩小矩形卷材的长度；更新迭代次数和等级参数，判断是否满足鸡群重构条件；输出合法排样方案。本发明将鸡群算法和变邻域法组合，可以有效提高矩形卷材的利用率，搜索效率高。

主权项：1.一种基于改进鸡群算法的圆形件卷材排样优化方法，其特征在于，其步骤如下：步骤1：根据矩形卷材和待排圆形件的参数，设置目标函数，将圆形件卷材排样问题转化为最小化干涉量的判定问题；所述圆形件卷材排样问题为：在宽度W固定、长度L不限的矩形卷材上排放n个圆形件，其中第i个圆形件ci的半径为ri，i＝1,2,…,n；目标函数为所需要的矩形卷材长度L最小，即卷材利用率最大；圆形件卷材排样问题转化为数学模型为：设置矩形卷材左下角为坐标原点，以矩形卷材的长度方向为X轴、宽度方向为Y轴建立直角坐标系，令第i个圆形件ci的圆心坐标为xi,yi，则寻找一个排样方案S＝x1,y1,x2,y2,…,xn,yn，使得矩形卷材的长度L最小：minL或者卷材利用率U最大：并满足所有圆形件均排放在矩形卷材内部且任意两个圆形件互不干涉的约束： 其中，rj为第j个圆形件cj的半径，xj,yj为第j个圆形件cj的圆心坐标；步骤2：初始化鸡群算法参数，采用网格覆盖策略初始化鸡群，得到鸡群个体的初始排样方案；步骤3：利用分离算法优化每个鸡群个体所对应排样方案的干涉量，将干涉量作为鸡群个体的适应度；步骤4：建立鸡群的等级制度，根据适应度建立公鸡-母鸡引领关系，根据多样性建立母鸡-小鸡引领关系；步骤5：公鸡通过交换动作进行自主觅食，调用分离算法优化干涉量并更新排样方案；步骤6：母鸡通过平移动作跟随公鸡觅食，调用分离算法优化干涉量并更新排样方案；步骤7：小鸡通过赋值动作跟随母鸡觅食，调用分离算法优化干涉量并更新排样方案；步骤5中交换动作的实现方法为：设鸡群中第α个个体为公鸡，执行分离算法后的排样方案为Sα＝xα1,yα1,…,xαi,yαi,…,xαj,yαj,…,xαn,yαn；随机选一个圆形件ci，并随机选一个与圆形件ci相似或邻近的圆形件cj，互换圆形件ci和圆形件cj的圆心坐标，交换后得到新的排样方案S′α＝xα1,yα1,…,xαj,yαj,…,xαi,yαi,…,xαn,yαn；步骤6中平移动作的实现方法为：设鸡群中第β个个体为母鸡，引领其觅食的公鸡为第γ个个体，执行分离算法后母鸡的排样方案为Sβ＝xβ1,yβ1,…,xβi,yβi,…,xβj,yβj,…,xβn,yβn、公鸡的排样方案为Sγ＝xγ1,yγ1,…,xγi,yγi,…,xγj,yγj,…,xγn,yγn；将排样方案Sβ中位置最差的圆形件ci的圆心坐标朝着圆形件ci在排样方案Sγ中的圆心坐标移动，平移后得到新的排样方案其中，为平移步长，且取0,1内的随机数；步骤7中赋值动作的实现方法为：设鸡群中第μ个个体为小鸡，引领其觅食的母鸡为第ρ个个体，执行分离算法后小鸡和母鸡的排样方案分别为Sμ＝xμ1,yμ1,…,xμi,yμi,…,xμj,yμj,…,xμn,yμn和Sρ＝xρ1,yρ1,…,xρi,yρi,…,xρj,yρj,…,xρn,yρn；对母鸡的排样方案Sρ进行整体调整并赋给小鸡，赋值后得到新的排样方案S′μ＝xρ1*1+randn0,1,yρ1*1+randn0,1,…,xρi*1+randn0,1,yρi*1+randn0,1,…,xρj*1+randn0,1,yρj*1+randn0,1,…,xρn*1+randn0,1,yρn*1+randn0,1，其中，randn0,1是服从均值为0、标准差为1的高斯分布随机数。步骤8：判断当前种群的最优排样方案是否合法，若是，则记录合法排样方案，并缩小矩形卷材的长度，返回步骤3；若否，进入步骤9；步骤9：判断迭代次数是否达到最大迭代次数，若是，进入步骤11；若否，进入步骤10；步骤10：更新迭代次数和等级参数，判断迭代次数和等级参数是否满足鸡群重构条件，若是，返回步骤4；若否，返回步骤5；步骤11：终止算法，输出合法排样方案，包括矩形卷材的长度、圆形件的坐标和排样图。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 郑州轻工业大学 一种基于改进鸡群算法的圆形件卷材排样优化方法

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