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基于多种群协同优化的叠合板智能拆分设计
1
作者
刘界鹏
张超
+5 位作者
郑小磊
齐宏拓
伍洲
李新伟
何亮
许成然
《土木工程与管理学报》
2024年第5期1-8,共8页
在装配式建筑中,叠合楼板的拆分主要是基于规则的半自动方式完成,其设计过程耗费大量时间和人力,难以获得最优解;同时,采用基于规则的方法存在构件规格多的问题,增加了构件加工的成本和时间。为了解决上述问题,本文提出基于多种群协同...
在装配式建筑中,叠合楼板的拆分主要是基于规则的半自动方式完成,其设计过程耗费大量时间和人力,难以获得最优解;同时,采用基于规则的方法存在构件规格多的问题,增加了构件加工的成本和时间。为了解决上述问题,本文提出基于多种群协同优化的叠合楼板智能拆分方法,以提高叠合楼板的标准化和模数化程度。将叠合板规格和数量、接缝宽度规格作为优化目标,每个叠合板位置和尺寸作为优化变量,考虑单构件的限重、限宽等加工和运输要求,建立多目标优化模型。采用变量关联性分析对叠合楼板所有布置区域进行分组划分,原高维优化问题转化为低维优化问题。通过上海某装配式建筑住宅项目的叠合楼板拆分实例应用,表明本文提出的叠合楼板智能拆分方法能够高效、快速地生成全部楼板的规格、数量和位置;相比基于规则的设计方法,本文提出的方法能够一定程度提高叠合板的标准化和模数化水平,且拆分结果满足设计规范和施工要求,从而验证了智能拆分方法的可行性和有效性,有利于装配式建筑的推广。
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关键词
智能建造
叠合楼板拆分设计
多种群协同优化算法
关联性分析
粒子群优化算法
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职称材料
基于模型预测控制的多钢筋并行排布智能深化设计方法
2
作者
齐宏拓
伍洲
+5 位作者
周绪红
李盛
许成然
郑晓磊
刘界鹏
廖耘竹
《计算机工程》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期333-343,共11页
传统钢筋深化设计的大量排布工作是基于手动或半自动化的方式完成的,时间及人工成本较高。目前基于单根钢筋的智能设计方法存在3个问题:同向钢筋没有共享机制,无法利用相似信息,造成大量重复性计算;钢筋之间不具备协同机制,无法保证钢...
传统钢筋深化设计的大量排布工作是基于手动或半自动化的方式完成的,时间及人工成本较高。目前基于单根钢筋的智能设计方法存在3个问题:同向钢筋没有共享机制,无法利用相似信息,造成大量重复性计算;钢筋之间不具备协同机制,无法保证钢筋前后左右间距的一致性;优化策略基于局部信息进行智能体轨迹规划,难以应对复杂和特殊的钢筋排布场景。为解决上述问题,提出基于模型预测控制(MPC)的多钢筋并行排布智能设计方法,以提高钢筋的排布效率及质量。MPC是一种可以兼顾全局信息和局部信息的寻优策略,通过滚动优化和最优解首元素的应用,提高钢筋应对复杂环境的能力,实现钢筋智能避障和长度优化。多钢筋并行排布策略采用领航跟随者模式实现信息共享和行为协同,利用同向钢筋的相似信息,可减少重复性工作并保证钢筋间距一致。为提高优化效率和质量,结合群体智能的优点进一步改进差分进化算法,并将其作为MPC的求解器。实验结果表明,通过与单钢筋排布方法在不同障碍物情形下的对比,提出的多钢筋并行排布方法能够有效提高钢筋排布的质量、优化效率和应对复杂障碍物场景,并以预制混凝土楼梯构件设计为示例,验证了所提方法的可行性和有效性。
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关键词
智能建造
深化设计
智能优化设计
钢筋排布
模型预测控制
进化算法
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职称材料
题名
基于多种群协同优化的叠合板智能拆分设计
1
作者
刘界鹏
张超
郑小磊
齐宏拓
伍洲
李新伟
何亮
许成然
机构
重庆大学土木工程学院
重庆大学自动化学院
中建科技集团有限公司
中建科技集团华东有限公司
浙江工业大学土木工程学院
出处
《土木工程与管理学报》
2024年第5期1-8,共8页
基金
国家自然科学基金青年项目(52208219)
国家重点研发计划(2021YFF0500903)。
文摘
在装配式建筑中,叠合楼板的拆分主要是基于规则的半自动方式完成,其设计过程耗费大量时间和人力,难以获得最优解;同时,采用基于规则的方法存在构件规格多的问题,增加了构件加工的成本和时间。为了解决上述问题,本文提出基于多种群协同优化的叠合楼板智能拆分方法,以提高叠合楼板的标准化和模数化程度。将叠合板规格和数量、接缝宽度规格作为优化目标,每个叠合板位置和尺寸作为优化变量,考虑单构件的限重、限宽等加工和运输要求,建立多目标优化模型。采用变量关联性分析对叠合楼板所有布置区域进行分组划分,原高维优化问题转化为低维优化问题。通过上海某装配式建筑住宅项目的叠合楼板拆分实例应用,表明本文提出的叠合楼板智能拆分方法能够高效、快速地生成全部楼板的规格、数量和位置;相比基于规则的设计方法,本文提出的方法能够一定程度提高叠合板的标准化和模数化水平,且拆分结果满足设计规范和施工要求,从而验证了智能拆分方法的可行性和有效性,有利于装配式建筑的推广。
关键词
智能建造
叠合楼板拆分设计
多种群协同优化算法
关联性分析
粒子群优化算法
Keywords
intelligent construction
precast composite slab splitting design
multi-population co-evolutionary algorithm
correlation analysis
particle swarm optimization algorithm
分类号
TU712.1 [建筑科学—建筑技术科学]
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职称材料
题名
基于模型预测控制的多钢筋并行排布智能深化设计方法
2
作者
齐宏拓
伍洲
周绪红
李盛
许成然
郑晓磊
刘界鹏
廖耘竹
机构
重庆大学溧阳智慧城市研究院
重庆大学自动化学院
重庆大学土木工程学院
浙江工业大学土木工程学院
出处
《计算机工程》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期333-343,共11页
基金
国家重点研发计划(2021YFF0500903)
国家自然科学基金(52178271,52378128)。
文摘
传统钢筋深化设计的大量排布工作是基于手动或半自动化的方式完成的,时间及人工成本较高。目前基于单根钢筋的智能设计方法存在3个问题:同向钢筋没有共享机制,无法利用相似信息,造成大量重复性计算;钢筋之间不具备协同机制,无法保证钢筋前后左右间距的一致性;优化策略基于局部信息进行智能体轨迹规划,难以应对复杂和特殊的钢筋排布场景。为解决上述问题,提出基于模型预测控制(MPC)的多钢筋并行排布智能设计方法,以提高钢筋的排布效率及质量。MPC是一种可以兼顾全局信息和局部信息的寻优策略,通过滚动优化和最优解首元素的应用,提高钢筋应对复杂环境的能力,实现钢筋智能避障和长度优化。多钢筋并行排布策略采用领航跟随者模式实现信息共享和行为协同,利用同向钢筋的相似信息,可减少重复性工作并保证钢筋间距一致。为提高优化效率和质量,结合群体智能的优点进一步改进差分进化算法,并将其作为MPC的求解器。实验结果表明,通过与单钢筋排布方法在不同障碍物情形下的对比,提出的多钢筋并行排布方法能够有效提高钢筋排布的质量、优化效率和应对复杂障碍物场景,并以预制混凝土楼梯构件设计为示例,验证了所提方法的可行性和有效性。
关键词
智能建造
深化设计
智能优化设计
钢筋排布
模型预测控制
进化算法
Keywords
smart construction
detailed design
intelligent optimal design
rebar layout
Model Predictive Control(MPC)
evolutionary algorithm
分类号
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于多种群协同优化的叠合板智能拆分设计
刘界鹏
张超
郑小磊
齐宏拓
伍洲
李新伟
何亮
许成然
《土木工程与管理学报》
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于模型预测控制的多钢筋并行排布智能深化设计方法
齐宏拓
伍洲
周绪红
李盛
许成然
郑晓磊
刘界鹏
廖耘竹
《计算机工程》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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