研讨多边形舰载机自动布列策略

论文导读：算法将舰载机之间的碰撞不足转化为多边形顶点和边之间轨迹线的计算，以而大大降低了算法的时间复杂度，并可同时处理内靠接临界多边形的计算、甲板边界、舰岛，降落区设置等特殊情况。再次，结合舰载机自动布列不足确定了本论文的最低重心临界多边形定位对策。由于舰载机和甲板的轮廓具有不规则性，由此不能采取矩形排样中常用的最
摘要：航空母舰以某种作用上说可以看作是一个国家科学技术水平和海上力量的象征。“尼米兹”级航母为目前世界上最先进的航母，舰载机种类最全，数量最多。本论文主要结合“尼米兹”号航母，探讨了舰载机的自动布列策略。舰载机布列不足就是在给定类型的航空母舰甲板上，互不重叠地尽可能多地摆放单一或多种类型的舰载机，以得到甲板面积利用率最大的布列案例。该不足的求解不仅对航空母舰有重要作用，而且也可广泛用于服装、皮革以及玻璃加工等行业的生产历程中，是制造业自动化历程中的一个关键环节。本论文针对舰载机布列不足的难点和关键不足，以临界多边形算法、定位对策、遗传算法优化三方面进行了深入的论述探讨。探讨成果如下：首先，建立了舰载机自动布列不足的模型。以甲板、舰载机的形状及约束条件两个方面对舰载机布列不足的复杂性进行了浅析。通过对现有零件表达方式的比较，选择了适合本论文建模的多边形表示法。其次，对临界多边形算法进行了探讨。通过对以往临界多边形算法优缺点的比较与浅析，采取了准确性高，速度快的基于轨迹线求解临界多边形的算法。该算法将舰载机之间的碰撞不足转化为多边形顶点和边之间轨迹线的计算，以而大大降低了算法的时间复杂度，并可同时处理内靠接临界多边形的计算、甲板边界、舰岛，降落区设置等特殊情况。再次，结合舰载机自动布列不足确定了本论文的最低重心临界多边形定位对策。由于舰载机和甲板的轮廓具有不规则性，由此不能采取矩形排样中常用的最左最下等定位对策。本论文以舰载机的重心作为参考点，求取临界多边形后，通过选择多角度重心临界多边形中的最低重心位置来确定待排舰载机的摆放位置，进而达到提升舰载机布列密度的目的。最后，针对不同的情况，对布列结果进行了优化。在单一类型舰载机参与布列时，主要采取组合的策略对布列结果进行了改善；在多种类型舰载机参与布列时，引入了遗传优化算法，并设计了舰载机自动布列系统，仿真实现了舰载机的优化布列。关键词：布列论文临界多边形论文定位对策论文遗传算法论文
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ABSTRACT6-10
第1章 绪论10-19

1.1 课题背景及作用10-11

1.1 课题背景10-11

1.2 课题作用11

1.2 排样不足11-15

1.2.1 排样不足的定义11-12

1.2.2 排样不足的分类12-15

1.3 二维不规则排样不足的探讨近况15-17

1.3.1 国外探讨15-16

1.3.2 国内探讨16-17

1.4 二维不规则排样不足的进展走势17

1.5 本论文主要探讨内容及组织结构17-19

第2章 舰载机布列不足浅析19-30

2.1 舰载机布列不足的复杂性浅析19-22

2.

1.1 甲板和舰载机形状的复杂性19-20

2.

1.2 舰载机布列约束条件的复杂性20-22

2.2 甲板和舰载机的几何表达方式22-23

2.1 原始曲线表示法22

2.2 多边形表示法22

2.3 包络法22-23

2.3 多边形的相关计算23-28

2.3.1 多边形的表示策略23

2.3.2 多边形的平移计算23-24

2.3.3 多边形的旋转计算24-25

2.3.4 多边形面积的计算25

2.3.5 多边形的方向判断25-26

2.3.6 多边形的凹凸判断26-27

2.3.7 多边形的重心计算27-28

2.4 舰载机布列不足的数学模型28-29

2.5 本章小结29-30

第3章 基于重心临界多边形的舰载机布列策略30-43

3.1 临界多边形的概念30-32

3.2 几种求解临界多边形的算法32-35

3.

2.1 移动碰撞法32-33

3.

2.2 Minkowski 矢量和法33-34

3.

2.3 凹多边形凸化分割法34

3.

2.4 轨迹线 NFP 算法34-35

3.3 基于轨迹线的内靠接 NFP 算法35-39

3.1 求解轨迹线 IFP 的基本原理36

3.2 顶点和边接触情况的判断36-37

3.3 生成 IFP37-38

3.4 NFP 特殊情况38-39

3.4 舰载机定位对策39-41

3.4.1 舰载机布列不足的约束条件39

3.4.2 最低重心定位对策39-41

3.5 新甲板边界的合成41-4论文导读：494.7性能优化494.8基于遗传算法的优化历程494.9本章小结49-51第5章舰载机自动布列系统设计51-595.1舰载机自动布列系统功能设计515.2信息管理模块51-525.3数据处理模块52-555.3.1DXF文件的读取52-535.3.2数据处理模块的实现53-555.4优化布列模块55-565.4.1单一类型的舰载机55-565.4.2多种类型的舰载机565.5人
2

3.6 本章小结42-43

第4章 基于遗传算法优化舰载机布列不足43-51

4.1 引言43

4.2 遗传算法的原理与特点43-44

4.3 布列案例的编码表示44-45

4.4 适应度函数的设计45-47

4.5 遗传操作47-49

4.5.1 选择操作47-48

4.5.2 交叉操作48

4.5.3 变异操作48-49

4.6 终止条件49

4.7 性能优化49

4.8 基于遗传算法的优化历程49

4.9 本章小结49-51

第5章 舰载机自动布列系统设计51-59

5.1 舰载机自动布列系统功能设计51

5.2 信息管理模块51-52

5.3 数据处理模块52-55

5.

3.1 DXF 文件的读取52-53

5.

3.2 数据处理模块的实现53-55

5.4 优化布列模块55-56
5.

4.1 单一类型的舰载机55-56

5.

4.2 多种类型的舰载机56

5.5 人工交互模块56-57

5.6 布列实例与浅析57-58

5.7 本章小结58-59

结论59-60
参考文献60-63
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果63-64
致谢64