核电厂房设备布置智能设计方法研究.pdf

目录

第1章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2优化算法研究现状2

1.3装箱问题研究现状6

1.4本文研究内容7

第2章核电厂房设备布置模型9

2.1设备间数字化模型9

2.1.1基本几何模型9

2.1.2设备间双空间模型16

2.2布置设计方法19

2.2.1定序规则19

2.2.2定位规则20

2.3通道划分23

2.3.1路径矩阵构建23

2.3.2通道路径设置24

2.3.3通道宽度设置28

2.4墙体划分及主墙设置29

2.4.1基准线设置29

2.4.2设备分类及对齐方法30

2.4.3设置主墙墙厚31

2.4.4对齐价值32

2.4.5对齐代价32

2.4.6墙体划分方案选择标准33

2.5布置方案评估模型34

2.5.1重心评估指标35

2.5.2重心、刚心距离评估指标35

2.5.3主墙重合率评估指标37

2.6本章小结37

第3章改进粒子群优化算法39

3.1标准粒子群算法39

3.1.1粒子群算法基本原理39

3.1.2粒子群算法主要参数39

3.1.3粒子群算法核心公式40

3.1.4标准粒子群算法流程41

3.2改进单目标粒子群算法42

3.2.1邻居适应度43

3.2.2基于非线性惯性权重的末端弹性机制44

3.2.3混合遗传算法选择操作45

3.3混合单目标粒子群算法测试结果46

3.3.1测试函数46

3.3.2测试结果49

3.4本章小结52

第4章核电厂房设备智能布置设计53

4.1智能布置基本要素53

4.1.1优化目标53

4.1.2优化变量54

4.1.3约束条件55

4.2单目标优化设计计算结果56

4.3本章小结64

总结65

参考文献67

核电厂房设备布置智能设计方法研究

摘要

核电厂房设备布置设计需要考虑厂房内部设备分布、厂房的墙体结构设计、

设备的运输通道与人员通行及疏散通道。传统核电厂房布置设计通常参照现有核

电厂的布置方案，按照类似的布置方式进行处理，若出现不能满足规范要求之处，

则与各专业领域进行多次沟通协调，通过反复迭代，最终确定其布置方式。但该

方法设计水平通常依赖并受限于相关设计人员工程经验水平，且周期长成本高。

因此本文针对核电厂房设备布置设计问题，根据最优化理论，开展了以厂房占地

面积和墙体重合率为优化目标的优化设计。

本文从基础几何模型出发，循序渐进建立了完整的核电厂房设备布置模型。

首先在点、线、面基本几何模型的基础上，提出了设备间双空间模型；建立了综

合考虑设备长度、宽度、占地面积和重量的定序规则和参考穴度算法的设备定位

规则；通过将厂房内空间分类，构建了路径结构矩阵，参考迪杰斯特拉算法进行

通道路径规划，同时在规定设备运输方式后设定了通道宽度，划分出了可供人员

通行和设备运输的通道；建立了墙体划分方法，通过对设备间墙体进行拉伸、移

动等操作，满足核电厂房作为高层建筑所需的结构要求；建立了从重心、重心刚

心距离、主墙重合率三个方面对布置方案进行评估的评估模型。

为了开发适用于厂房设备布置智能设计的智能优化算法，本文改进了标准粒

子群算法。从粒子群算法所存在的早熟、易陷入局部最优等问题入手，从不同维

度针对性的提出了三种改进策略，并采用国际通用的测试函数对改进后的单目标

粒子群算法进行性能测试，测试结果表明对比于标准粒子群算法和随机算法，改

进后的算法性能有明显提升，证明本文所采取的三种改进策略是行之有效的。

将本文所提出的核电厂房设备布置模型和改进后的粒子群算法进行耦合