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论文研究-基于改进蚁群算法的线缆路径规划技术研究.pdf
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2019-09-07
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线缆布线是复杂机电产品设计中的普遍性难题。针对线缆布局设计中存在的效率低、可靠性差等问题,提出了一种基于改进蚁群算法的线缆路径规划方法。采用分段式空间划分方法对待布线空间进行环境建模,同时对布线空间进行栅格化处理,以获取三维布线路径的规划空间。为解决基本蚁群算法在进行路径搜索时路径点容易发散的问题,引入了基于重力规则的蚁群算法路径搜索策略,提高了路径规划的真实度。在仿真实验中,将所提出的方法与基本蚁群算法进行了对比分析,验证了该算法的可行性和有效性。
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计算机工程与应用
www.ceaj.org
Computer Engineering a nd Applications计算机工程与应用
2018,54(10)
1 引言
随着以航空、航天、船舶、电子、兵工等大型电气系
统的飞速发展,现代电气系统日益复杂化、集成化。大
量的电气设备密集于系统平台上,用于各设备和部件连
接的线缆所传送的信号越来越多,频率越来越高,消耗
的功率也越来越大,对线缆的敷设提出了更高的要求和
挑战。线缆敷设路径规划是一类特殊的带性能约束的
布局问题,其中待定参数多、可行空间复杂,线缆的布局
合理性和装配质量直接关系到产品最终的整机性能和
可靠性
[1-2]
。美国通用电器公司分析归纳飞机发动机发
生故障的原因,其中因为线缆管路损坏或失效而产生故
障的比例达到了 50%
[3]
。传统的线缆模装试验方法需要
大量的人工干预,大大影响了线缆装配的效率。虚拟环
境下的线缆布线设计的出现,能够实现线缆自动避障,
生成满足工程规则的布线路径,为解决线缆装配的布线
不合理、效率低下等问题提供了一条有效的解决途径
[4]
。
基于改进蚁群算法的线缆路径规划技术研究
吴保胜,郭 宇,王发麟,宋 倩
WU Baosheng, GUO Yu, WANG Falin, SONG Qian
南京航空航天大学 机电学院,南京 210016
College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China
WU Baosheng, GUO Yu, WANG Falin, et al. Research on p ath planning of ca ble harness based on improved ant
colony optimization. C omp uter Engineering and Applications, 2018, 54(10):236-241.
Ab stract:Cable harness routing is the universal problem in the design of c omplex mechatronic products . To solve the
problems of low efficiency and poor relia bility in the design of the cable harness routing, a path planning method of cable
har ness based on improved an t colony optimization is proposed in this paper. Firstly, th e space division met hod wi th sec-
tional type is used to establish the wiring space environment. To o btain th e path planning space of three dim ensional wir-
ing, the wiring space is rasterized at th e same time. To solve the problem of path point divergence in the path search, the
path search s trategy w ith ant colony optimizat ion algorithm based on gravi ty rules is introduced, which improves the truth
of the path planning. Finally, in the simulation experiment, th e meth od proposed in this paper is contrastive analysis with
the basic ant colony algorithm, and the feasibility and effectiveness of the proposed algorithm are verified in this paper.
Key words:cable harness; path planning; ant co lony opt imization; gravity rules
摘 要:线缆布线是复杂机电产品设计中的普遍性难题。针对线缆布局设计中存在的效率低、可靠性差等问题,提
出了一种基于改进蚁群算法的线缆路径规划方法。采用分段式空间划分方法对待布线空间进行环境建模,同时对
布线空间进行栅格化处理,以获取三维布线路径的规划空间。为解决基本蚁群算法在进行路径搜索时路径点容易
发散的问题,引入了基于重力规则的蚁群算法路径搜索策略,提高了路径规划的真实度。在仿真实验中,将所提出
的方法与基本蚁群算法进行了对比分析,验证了该算法的可行性和有效性。
关键词:线缆 ;路径规划 ;蚁群算法;重力规则
文献标志码:A 中图分类号:TP 391 doi:10.3778/j.issn.1002-8331.1612-0323
基金项目:国家自然科学基金(No.51575274);国家部委基础科研资助项目;江苏省研究生培养创新工程(No.KYLX_0311);中央
高校基本科研业务费专项资金资助项目。
作者简介:吴保胜(1991—),男,硕士,主要研究方向为数字化设计制造技术,E-mail:wubaos heng1991@126.com;郭宇(1971—),
男,教授,博士研究生导师,主要研究方向为复杂机电产品线缆装配技术、制造物联技术、制造系统仿真与优化;王发麟
(1986—),男,博士,主要研究方向为数字化设计制造技术、复杂机电产品线缆敷设技术;宋倩(1993—),女,硕士,主要
研究方向为数字化设计制造技术。
收稿日期:2016-12-21 修回日期:2017-02-27 文章编号:1002-8331(2018)10-0236-06
CN KI网络出版:2017-05-18, http://kns.cnki.net/kcms/de tail/11.2127.TP.20170518.1807.014.html
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