Глобальная оптимизация конструкций летательных аппаратов на основе генетических алгоритмов

Скачать в pdf «Глобальная оптимизация конструкций летательных аппаратов на основе генетических алгоритмов»




1

Глобальная оптимизация конструкций летательных аппаратов на основе


генетических алгоритмов.

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова
Ермаков Д.А., Погорелов В.И.


В последние годы широкое распространение нашли методы оптимального проектирования конструкций, основанные на методах нелинейного программирования. Однако результаты, полученные известными алгоритмами, не в полной мере отвечают требованиям практики, так как в результате оптимизации отыскивается локальный оптимум целевой функции (например массы), который может соответствовать не только не совсем удачной, но даже и плохой конструкции. Решение этой проблемы находится на путях создания простых и эффективных численных алгоритмов поиска глобального оптимума целевой функции. В настоящей работе для решения задач глобальной оптимизации конструкций летательных аппаратов (ЛА) используется генетический алгоритм.


Генетические алгоритмы — это адаптивные методы поиска, имитирующие поведение биологических систем, в которых популяции развиваются в течении нескольких поколений, подчиняясь законам естественного отбора и принципам «выживания наиболее приспособленных особей».


В основу используемого генетического алгоритма положены генетические операторы, для реализации которых следует выполнить перевод проектных переменных конструкции в массивы символов из конечного алфавита. В простейшем случае алфавит состоит из двух элементов двоичной системы счисления. Элементы алфавита называют генами, а массивы — хромосомами или особями.


Генетические алгоритмы ведут поиск наилучших точек не на исходном, а на сопряженном числовом множестве. Оно состоит из хромосомных цепочек. Каждой точке оптимизируемого пространства соответствует своя хромосома. Алгоритм организует имитацию естественного отбора в природе, в результате которого побеждает наисильнейшая особь. Мерой силы особи в алгоритме является значение целевой функции в рассматриваемой точке.


Набор особей на каждом шаге называют популяцией. Переход от одной популяции к другой осуществляется с помощью генетических операторов. Основными генетическими операторами являются мутация, кроссовер и инверсия.


На рисунке 1 показана схема работы алгоритма, использованного для глобальной оптимизации конструкции ЛА.

Скачать в pdf «Глобальная оптимизация конструкций летательных аппаратов на основе генетических алгоритмов»