论文题目: 桥梁施工随机网络仿真及资源优化研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 邬晓光
导师: 郝际平
关键词: 桥梁施工,随机网络,仿真,资源优化,遗传算法,工期,成本,信号流图,矩母函数
文献来源: 西安建筑科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 针对国内外研究现状与存在的问题,本文研究了桥梁施工随机网络仿真模型和遗传算法资源优化原理,以及桥梁施工管理系统工期、成本和资源优化目标,推导了仿真网络和遗传算法的数值计算方法。实桥应用结果表明,采用仿真网络管理桥梁施工生产和遗传算法优化资源配置具有良好的使用效果。 桥梁施工过程是一种随机现象,工序发生和持续时间亦是随机概率分布模型。因此,选用新型随机网络技术仿真桥梁施工管理系统,能更加切合工程实际情况。本文运用信号流图理论推导了仿真网络节点的函数关系,研究了矩母函数计算工序概率分布数学模型和仿真网络的解析算法,为计算机程序开发奠定了理论基础。随机网络不仅可以解决桥梁施工计划的工期优化问题,而且在合理工期和限定资源条件下,可进行施工成本优化。 将遗传算法引入随机网络是桥梁施工管理领域的一种创新。在讨论遗传算法进行施工资源优化可行性的基础上,本文研究了遗传算法的收敛条件和统一评价参数的目标函数,讨论了修复算子对资源优化结果的影响,解决了桥梁施工两类资源优化问题,即工期固定资源均衡和资源有限工期最短。实桥应用证明遗传算法的随机性避免了直观判断技术的繁琐推导过程,比传统的资源优化算法效率高、操作方便,且有利于计算机软件的应用与开发。 在实桥应用中运用随机网络仿真技术建立了GERTS仿真模型,通过解析法求解工序传递函数,利用求导法计算仿真网络的时间参数,在相同成本消耗和资源供应条件下,采用C语言计算随机网络工期为145天～173天,与经验工期190天,以及传统CPM网络工期152天综合对比,仿真效果符合工程实际。同时运用遗传算法建立了实桥施工资源优化模型,确定了模型参数,分别用TURBO C和VC语言编制计算机程序,得到资源均衡优化结果在第1542代适应度值下降为75416,资源有限工期最小值是进化代数为23～30的适应度值153,其结果符合资源优化规律。
论文目录:
1 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状及存在的问题
1.3 桥梁施工网络仿真及遗传算法的可行性
1.3.1 桥梁施工动态过程网络仿真
1.3.2 资源优化遗传算法的可行性
1.4 论文研究目的及主要研究内容
2 随机网络系统模型
2.1 GERT网络模型简介
2.1.1 随机网络的节点模型
2.1.2 随机网络的传输矢线
2.1.3 随机网络建模及应用
2.1.4 网络模型的转换
2.2 工序时间概率模型
2.2.1 概率模型假设
2.2.2 点统计量分析
2.2.3 概率分布直方图
2.2.4 分位点法
2.3 随机网络成本优化
2.3.1 成本与工期关系
2.3.2 网络图成本优化方法
3 资源优化遗传算法
3.1 随机网络遗传算法
3.1.1 基本遗传算法的描述
3.1.2 基本遗传算法的构成要素
3.2 遗传算法的收敛性
3.2.1 模式定理
3.2.2 遗传算法收敛性分析
3.3 资源均衡遗传算法
3.3.1 目标评价函数
3.3.2 遗传算法的设计
3.4 工期最短遗传算法
3.4.1 目标评价函数
3.4.2 遗传算法设计
4 工程网络模拟仿真
4.1 工程仿真系统
4.1.1 随机网络与离散事件仿真
4.1.2 GERTS的构模与仿真
4.1.3 GERTS节点功能的扩展
4.2 仿真网络随机数发生器
4.2.1 伪随机数发生器
4.2.2 规定分布的随机变量
4.3 遗传算法的工程实现
4.3.1 染色体编码方法
4.3.2 适应度函数
4.3.3 遗传算子
4.3.4 遗传算法的运行参数
4.3.5 约束条件的处理
5 仿真网络及资源优化的数值计算
5.1 信号流图理论计算传递函数
5.1.1 信号流图理论
5.1.2 信号流的拓扑方程
5.2 随机变量函数及网络的通解
5.2.1 随机变量矩母函数
5.2.2 仿真网络的通解
5.3 仿真网络资源优化计算方法
5.3.1 工期固定资源均衡
5.3.2 资源有限工期最短
6 实桥网络仿真与资源优化分析
6.1 实桥GERT网络仿真
6.1.1 施工方案和施工方法
6.1.2 编制工程进度网络图
6.2 实桥网络解析法求解
6.2.1 人工挖孔桩网络解析法
6.2.2 机械钻孔桩网络解析法
6.2.3 总体计划网络解析法
6.3 实桥仿真网络计算机编程
6.3.1 建立模拟仿真网络GERTS
6.3.2 编制计算机求解程序
6.3.3 实桥计算结果分析
6.4 实桥资源优化遗传算法设计
6.4.1 工序时间参数及资源需求量
6.4.2 仿真网络结构的数字化
6.4.3 遗传算法参数及算子的确定
6.4.4 遗传算法计算机程序流程
6.4.5 仿真网络资源优化结果
7 结论
7.1 主要研究结论
7.2 本文的创新点
7.3 需要进一步研究的问题
致谢
参考文献
附录 攻读博士学位期间的科研成果
发布时间: 2006-07-20
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