【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种路径规划方法。特别是涉及一种基于斯坦纳树与遗传算法的船舶分支管路路径规划方法。
技术介绍
管路规划设计是液压、船舶、航空航天、核电、化学工业等领域复杂机电装备研发与流程工业过程的重要组成部分。当前船舶管路规划的研究重点在于：运用现代CAD/CAE技术，同时结合智能算法，开发用于船舶行业的专家系统和智能设计工具。船舶管路规划设计就是根据特定的任务要求(路径最短、拐弯次数最少或费时最短等)寻求一条连接起点与终点且能避开布局空间障碍物的最优路径。目前，较多研究仅针对两点间的管路连接，而较少关注在实际工程中占船舶管路70％以上的多点分支管路。多点分支管路的连接问题可以描述为图论中的寻找最短斯坦纳树问题。最短斯坦纳树是组合优化问题，与最小生成树相似，是最短网络的一种。现有的分支管路设计方法有迷宫算法、协同进化遗传算法、多种群蚁群算法等，这些算法对于不同的优化问题的处理效果各有优缺点。但大多数都是建立在栅格法划分空间和启发式搜索算法之上，难以取得良好的应用效果。遗传算法是一种借鉴生物遗传和进化机制而专利技术的启发式优化算法，于1975年由美国密歇根大学教授John Holland创立。在利用遗传算法进行路径规划的应用中，典型的代表是日本学者Ito，他将遗传算法应用于二维平面的两点管路路径搜索，取得了突破性的进展。改进的遗传算法结合斯坦纳树理论，使效率与船舶布局空间大小无关，因此具有很高的实用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种针对不同分支管路分解编码、并行求解的策略，能更好的满足管路路径规划实际需要的船舶分支管路路径规划方法。...
【技术保护点】
一种船舶分支管路路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在对设备和管路模型简化的基础上，参考移动机器人路径规划中可见图法构建两点间网络图，包括生成遇到障碍的各个节点，确定各节点间的边长度，并存储在图G＝(V,E)中，其中V储存各节点信息，E储存边的信息；2)设定包含N个连接点的分支管路，依据各连接点的坐标值，构建包含N个连接点的集合，忽略空间障碍，利用连接点位置信息，基于图论中最小生成树算法确定N个连接点的连接顺序，然后实现N个连接点间每两点间网络图的构建，组合更新数据信息得到总的N个点间网络图；3)构建基于斯坦纳点遗传算法的种群，确定步骤2)所述的网络图中使各连接点之间管路长度最短的斯坦纳点的位置和数目，设置遗传算法参数后开始迭代寻优；4)确定管路当量长度，根据管路粗细、直径和靠近不同障碍面的距离赋予不同的权重系数；5)根据步骤3)中确定的新的染色体的斯坦纳点的位置和数目，利用距离启发式算法评价每条染色体的适应值；6)判断是否达到设定的迭代次数，如果达到设定的迭代次数，则转到步骤7)，输出最优解，否则转到步骤3)；7)最优路径输出，路径规划结束，更新储存文档中管路编码信息，结合三...
【技术特征摘要】
1.一种船舶分支管路路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在对设备和管路模型简化的基础上，参考移动机器人路径规划中可见图法构建两点间网络图，包括生成遇到障碍的各个节点，确定各节点间的边长度，并存储在图G＝(V,E)中，其中V储存各节点信息，E储存边的信息；2)设定包含N个连接点的分支管路，依据各连接点的坐标值，构建包含N个连接点的集合，忽略空间障碍，利用连接点位置信息，基于图论中最小生成树算法确定N个连接点的连接顺序，然后实现N个连接点间每两点间网络图的构建，组合更新数据信息得到总的N个点间网络图；3)构建基于斯坦纳点遗传算法的种群，确定步骤2)所述的网络图中使各连接点之间管路长度最短的斯坦纳点的位置和数目，设置遗传算法参数后开始迭代寻优；4)确定管路当量长度，根据管路粗细、直径和靠近不同障碍面的距离赋予不同的权重系数；5)根据步骤3)中确定的新的染色体的斯坦纳点的位置和数目，利用距离启发式算法评价每条染色体的适应值；6)判断是否达到设定的迭代次数，如果达到设定的迭代次数，则转到步骤7)，输出最优解，否则转到步骤3)；7)最优路径输出，路径规划结束，更新储存文档中管路编码信息，结合三维设计软件，实现船舶分支管路的三维可视化。2.根据权利要求1所述的一种船舶分支管路路径规划方法，其特征在于，步骤1)包括：(1)依据逃逸图理论，参考移动机器人路径规划可见图构造方法，将起始点S看做光源，从起始点S向XYZ方向发散，提前...
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