一种离散结构遗传优化的二维编码及解码方法

摘要

本发明涉及一种离散结构遗传优化的二维编码及解码方法，利用离散结构有限元模型的特点，采用节点矩阵编码和对称稀疏矩阵方法，把杆件的拓扑值和属性值设置为矩阵元素，其特征在于，编码方法包括：建立离散结构的有限元模型；输出求解器所需的数据文件；修改输出的求解器所需数据文件；从求解器所需数据文件中读取所有节点、杆件单元和属性信息，存于内存中；定义两个空的稀疏矩阵，其维数取为最大节点编号值；为两个空的稀疏矩阵元素赋值，读取所有单元信息，完成初始结构的编码；判断为矩阵元素赋值时，是否遍历所有杆件单元。解码方法包括：获取初始结构和新个体的拓扑编码矩阵；计算新增或者删除单元的标识矩阵；更新属性编码矩阵；为所有新增杆件单元编号，并更新杆件单元矩阵；更新数据文件。本发明可广泛应用于含有离散结构的各领域的优化问题中。

主权项

一种离散结构遗传优化的二维编码方法，利用离散结构有限元模型的特点，采用节点矩阵编码方法，以及对称稀疏矩阵方法，把杆件的拓扑值和属性值设置为矩阵元素，其特征在于，所述编码方法包括以下步骤：1)建立离散结构的有限元模型：建立含有节点、杆件单元桁架结构的有限元模型，设定初始状态下各杆件单元的属性编号；2)输出求解器所需的数据文件：输出求解器所需的各节点和各杆件单元信息的数据文件；3)修改输出的求解器所需数据文件：在求解器所需数据文件中定义优化变量信息，每个变量取值用一个属性来表示；4)从求解器所需数据文件中读取所有节点、杆件单元和属性信息，存储于内存中：节点信息存储为节点编号向量，杆件单元信息存储为一个单元矩阵，属性信息存储为一个属性编号向量；所述节点信息是指节点编号，所述杆件单元信息包括杆件单元编号、杆件单元的属性编号以及连接杆件单元的两个节点编号，所述属性信息是指属性的编号；5)定义两个空的稀疏矩阵，其维数取为最大节点编号值；第一个所述空的稀疏矩阵中的元素取0、1之一，第二个所述空的稀疏矩阵中的元素取小于等于最大属性编号的非负整数；6)为两个空的稀疏矩阵元素赋值，读取所有单元信息，完成初始结构的编码：从单元矩阵中逐个读取单元的信息，得到的初始结构的拓扑编码矩阵和属性编码矩阵；所述拓扑编码矩阵中包含所述离散结构模型的完整拓扑信息，所述属性编码矩阵包含所述离散结构模型完整的截面尺寸、形状以及材料信息，所述拓扑编码矩阵和属性编码矩阵都是对称矩阵；7)判断为矩阵元素赋值时，是否遍历所有杆件单元：为矩阵元素赋值时，遍历所有杆件单元则结束，没有遍历所有杆件单元，则继续为矩阵单元赋值，直至遍历所有杆件单元为止。