一种基于分层搜索萤火虫算法的管柱设计方法技术

一种基于分层搜索萤火虫算法的管柱设计方法，其提出了一种萤火虫的分层策略，保证了萤火虫种群的多样性，避免萤火虫过度聚集导致算法陷入局部最优；并且提出了一种萤火虫当前层和邻近层之间的信息交流策略，实现种群的相互协作和信息共享，可以帮助算法提高收敛速度和避免算法陷入早熟；同时提出了一种萤火虫的越界处理策略，不仅可以把萤火虫的位置保持在可行域内，而且促进了当前层和邻近层种群之间的交流，增加了萤火虫位置的多样性，也可以防止萤火虫在边界上的聚集，跳出算法在边界值上局部最优，使得算法的收敛速度和寻优率得到改善。

A design method of tube column based on hierarchical search algorithm for firefly

A firefly algorithm based on hierarchical search string design method, the proposed hierarchical strategy of a firefly, to ensure the diversity of species of firefly, firefly to avoid excessive accumulation of lead the algorithm into a local optimum; and proposes a firefly between the current layer and the adjacent layer of the mutual information exchange strategy collaboration and information sharing to achieve population, can help improve the algorithm convergence speed and avoid the algorithm premature; at the same time put forward the strategy of a cross-border deal of fireflies, not only can the fireflies keep position in the feasible region, and promote the current layer and between adjacent layers of population exchanges, increase the diversity of fireflies the position, also can prevent fireflies on the boundary of the aggregation algorithm in the boundary value jump out of local optimum, so that the convergence speed and search rate change Good.

【技术实现步骤摘要】
一种基于分层搜索萤火虫算法的管柱设计方法
本专利技术涉及管柱
，尤其是涉及一种基于分层搜索萤火虫算法的管柱设计方法。
技术介绍
管柱是工程应用中常用的一种结构，广泛应用于建筑、机械制造等领域，管柱设计问题为设计管柱的直径d和厚度t，以获得最小成本。其中，管柱的负载为P，管柱材料的应力度为σy，弹性模量为E，管柱的高度为L。管柱的成本用目标函数f表示，函数中需要求解的未知量有管柱的直径d和管柱的厚度t，其中d和t需要在一定范围内取值。目标函数f如公式(1)所示：Minf＝9.8dt+2d(1)管柱负载P、材料的应力度为σy、弹性模量为E、管柱的高度L均为给定值。要获得目标函数f的最小值，即在给定的管柱负载P、材料的应力度为σy、弹性模量为E、管柱的高度L下设计管柱，求解管柱的最优直径d和管柱的最优厚度t以获得最低的成本f。其中，d，t不仅要在规定范围内取值，还要满足上述公式中的约束条件。该问题属于典型的带约束的单目标优化问题，目前，用于求解该类问题的智能优化算法主要有：遗传算法、蚁群算法、粒子群算法，萤火虫算法等。萤火虫算法是由剑桥学者Xin-SheYang在2008年提出的，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分层搜索萤火虫算法的管柱设计方法，其特征在于：所述基于分层搜索萤火虫算法的管柱设计方法包括如下步骤：步骤一：设置萤火虫数目为n，搜索空间维度为d(针对管柱设计问题，需要求解的是管柱的厚度和管柱的直径，因此d＝2)，依据搜索空间的维度随机生成n个萤火虫的位置

【技术特征摘要】
1.一种基于分层搜索萤火虫算法的管柱设计方法，其特征在于：所述基于分层搜索萤火虫算法的管柱设计方法包括如下步骤：步骤一：设置萤火虫数目为n，搜索空间维度为d(针对管柱设计问题，需要求解的是管柱的厚度和管柱的直径，因此d＝2)，依据搜索空间的维度随机生成n个萤火虫的位置其中，i＝1,2,…n,j＝1,2…d，根据目标函数f，依据这些萤火虫的位置计算n个萤火虫的亮度，设定搜索空间层数m，萤火虫的最大吸引力β0，光强度吸收系数γ，常数α，迭代次数Nc，目标函数p1、p2为惩罚系数，当时，当时，当时,当时,步骤二：假设萤火虫i的初始位置为搜索范围为[Minscope,Maxscope]d(即为d和t的取值范围)，依据各萤火虫的位置将其分为m层，分层方法如下：(1)计算搜索区域的中心点其中，(2)计算搜索范围边界距离搜索中心点的最大距离Max_distance：(3)将搜索空间从内向外分为m层，每一层距离搜索中心点的最大距离为其中,i＝1时，i＝2时,……i＝m时,(4)表示萤火虫i距离搜索中心点x0的距离，假如则萤火虫位于第一层，假如则萤火虫位于第二层，依此类推，假如则萤火虫位于第j层，d＝2时，萤火虫为3层结构；步骤三：确定各层的邻近层，当所有萤火虫初始化后，将按照步骤2给出的策略进行分层，位于同一层的萤火虫被看作一个种群，进行萤火虫算法的迭代进化，但各层萤火虫之间并不是相互孤立的，假设萤火虫位于i层(i∈{2,…m-1})，则i+1和i-1层即为i层的邻近层，比如假设有三层，其分别为1层、2层、3层，2层的邻近层为1层和3层，如果i＝1，则只有2层为其邻近层，如果i＝m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娅，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44