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1绪论1

1.1管路布局规划优化算法研究背景1

1.2管路布局规划优化算法研究现状2

1.2.1单管敷设算法2

1.2.2多管敷设算法7

1.2.3分支管路敷设算法9

1.2.4管路敷设CAD系统简述12

参考文献13

2管路敷设问题描述与数学模型16

2.1管路敷设问题特点16

2.1.1管路走向问题16

2.1.2管路敷设与相关问题的异同点17

2.2敷设目标与规则描述18

2.3敷设空间及障碍建模19

2.4管路中心线碰障检测方法22

2.5管路敷设数学模型25

2.6航空发动机管路敷设问题27

2.6.1航空发动机管路敷设系统特点27

2.6.2敷设空间预处理29

2.6.3管路中心线数学方程30

参考文献35

3常规两端点管路布局规划36

3.1基于启发式搜索的布管算法36

3.1.1基于投影的非直角管路启发式布管算法36

3.1.2基于工程规则的直角管路启发式布管算法47

3.2基于图论的布管算法58

3.2.1欧氏可视图的曲面形式：曲面可视图布管算法58

3.2.2欧氏可视图的曼哈顿形式：曼哈顿可视图布管算法69

参考文献76

4多端点分支管路及管网布局规划78

4.1多端点分支管路敷设的数学基础78

4.1.1 Steiner树的基本概念及性质78

4.1.2 Steiner树的相关求解算法80

4.2基于欧氏Steiner树的非直角分支管路布局智能优化82

4.2.1粒子群优化基本原理简介83

4.2.2自适应敷设区域84

4.2.3粒子编码85

4.2.4避障处理和目标评价86

4.2.5管网及管路规划算例87

4.3基于直角Steiner树的三维分支管路布局智能优化92

4.3.1空间建模92

4.3.2粒子编码和目标函数93

4.3.3离散算子94

4.3.4敷设算例94

参考文献96

5多管敷设顺序及成束敷设规划99

5.1基于管路干扰度和工程规则的启发式敷管排序99

5.1.1管路干扰度量化评估99

5.1.2敷管顺序的启发式排序101

5.1.3算法流程及复杂度分析103

5.1.4其他敷设顺序规划方法104

5.2基于遗传算法的多管成束敷设规划104

5.2.1遗传算法简介104

5.2.2管路成束个体编码107

5.2.3目标函数及约束处理108

5.2.4总体流程109

5.2.5敷设算例110

参考文献111

6多目标管路布局的NSGA- Ⅱ规划113

6.1多目标优化的基本理论方法113

6.1.1多目标优化问题的基本概念113

6.1.2加权法与多目标优化之间的关系115

6.1.3多目标进化算法简介117

6.2基于NSGA-Ⅱ的直角管路多目标布局优化119

6.2.1第二代非支配排序遗传算法简介120

6.2.2个体编码123

6.2.3适应值计算与约束处理125

6.2.4算法流程126

6.2.5敷设算例127

6.3基于改进NSGA-Ⅱ的非直角管路多目标布局优化128

6.3.1改进的NSGA-Ⅱ算法128

6.3.2个体编码131

6.3.3适应值计算与约束处理132

6.3.4算法流程134

6.3.5仿真算例134

参考文献140

7基于Siemens NX/GRIP的敷设系统开发142

7.1总体设计142

7.2详细设计144

7.2.1敷设模块菜单集成144

7.2.2栅格模型几何信息提取145

7.2.3多面体建模几何信息提取147

7.2.4机匣母线几何信息提取149

7.2.5管路初始信息提取与设置150

7.2.6管路离散点可视化151

7.2.7管路中心线可视化152

7.2.8管路成形可视化156

参考文献157