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機電工程畢業論文開題報告

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開題報告是提高論文選題質量和水平的重要環節,是論文工作的不可忽視的一部分,以下是小編蒐集整理的機電工程畢業論文開題報告,歡迎閱讀參考。

機電工程畢業論文開題報告

 題 目:汽車ABS系統常見故障與分析

1. 結合畢業設計(論文)課題任務情況,根據所查閱的文獻資料,撰寫1500~2000字左右的文獻綜述:

1.1 蟻羣算法的發展和應用

在計算機自動控制領域中, 控制和優化始終是兩個重要問題。使用計算機進行控制和優化本質上都表現爲對資訊的某種處理。隨着問題規模的日益龐大, 特性上的非線性及不確定性等使得難以建立精確的“數學模型”。人們從生命科學和仿生學中受到啓發, 提出了許多智能優化方法, 爲解決複雜優化問題(NP- hard 問題) 提供了新途徑。

蟻羣算法(Ant Colony Algorithm, ACA) 是Dorigo M等人於1991年提出的。經觀察發現, 螞蟻個體之間是透過一種稱之爲資訊素的物質進行資訊傳遞的。在運動過程中, 螞蟻能夠在它所經過的路徑上留下該種資訊素, 而且能夠感知資訊素的濃度, 並以此指導自己的運動方向 。蟻羣的集體行爲表現出一種資訊正反饋現象: 某一路徑上走過的螞蟻越多, 則後來者選擇該路徑的概率就越大。螞蟻個體之間就是透過這種資訊的交流達到搜尋食物的目的。它充分利用了生物蟻羣透過個體間簡單的資訊傳遞,搜尋從蟻巢至食物間最短路徑的集體尋優特徵,以及該過程與旅行商問題求解之間的相似性。同時,該算法還被用於求解二次指派問題以及多維揹包問題等,顯示了其適用於組合優化問題求解的優越特徵。

蟻羣算法應用於靜態組合優化問題, 其典型代表有旅行商問題( TSP) 、二次分配問題(QAP) 、車間調度問題、車輛路徑問題等。在動態優化問題中的應用主要集中在通訊網絡方面。這主要是由於網絡優化問題的特殊性, 如分佈計算, 隨機動態性, 以及異步的網絡狀態更新等。例如將蟻羣算法應用於QOS組播路由問題上, 就得到了優於模擬退火(SA)和遺傳算法(GA)的效果。蟻羣優化算法最初用於解決TSP問題,經過多年的發展,已經陸續滲透到其他領域中,如圖着色問題、大規模集成電路設計、通訊網絡中的路由問題以及負載平衡問題、車輛調度問題等。蟻羣算法在若干領域獲得成功的應用,其中最成功的是在組合優化問題中的應用。

1.2 蟻羣算法求解TSP問題

(1) TSP問題的描述

TSP問題的簡單形象描述是:給定n個城市,有一個旅行商從某一城市出發,訪問各城市一次且僅有一次後再回到原出發城市,要求找出一條最短的巡迴路徑。

(2) TSP問題的.理論意義

該問題是作爲所有組合優化問題的範例而存在的。它已經成爲並將繼續成爲測試新算法的標準問題。這是因爲,TSP問題展示了組合優化的所有方面。它從概念上來講非常簡單,但是其求解的難度是很大的。如果針對TSP問題提出的某種算法能夠取得比較好的實算效果,那麼對其進行修改,就可以應用於其他類型的組合優化問題並取得良好的效果。

(3) 蟻羣算法求解TSP的算法流程

步驟1: nc=0(nc 爲迭代步數或搜尋次數); 每條邊上的Tj(0)=c(常數), 並且ΔTj=0; 放置m 個螞蟻到n 個城市上。

步驟2: 將各螞蟻的初始出發點置於當前解集TABUk(s)中; 對每個螞蟻k(k=1,…,m), 按概率Pij(t)移至下一城市j; 將城市j 置於TABUk(s)中。

步驟3: 經過n 個時刻, 螞蟻k 可走完所有的城市, 完成一次循環。計算每個螞蟻走過的總路徑長度Lk, 更新找到的最短路徑。

步驟4: 更新每條邊上的資訊量Tij(t+n)

步驟5: 對每一條邊置ΔTij=0; nc=nc+1

步驟6: 若nc<預定的迭代次數Ncmax, 則轉步驟2; 否則, 打印出最短路徑, 終止整個程序。

1.3 蟻羣算法優缺點

蟻羣算法是一種分佈式的本質並行算法,蟻羣算法是一種正反饋算法,蟻羣算法具有較強的魯棒性,易於與其它方法結合。但蟻羣算法收斂速度慢、計算時間長,易於過早陷入局部最優,不利於解決連續問題。

1.4 蟻羣算法的展望

(1) 目前大部分改進的蟻羣算法都是針對於特定問題, 普適性不強, 同時蟻羣算法模型也不能直接應用於實際優化問題。雖然正反饋機制就是一個很好的普適性模型, 但還遠遠不夠。因此, 急需設計一種通用的蟻羣算法普適性模型。

(2) 現階段的蟻羣算法只是模擬了自然螞蟻很少一部分社會性, 例如資訊素機制。仍然有很大的空間去提出更加智能化的蟻羣行爲。

(3) 蟻羣算法目前還帶有明顯的經驗性, 很多結果只是建立在實驗的基礎之上, 需要逐步奠定其理論基礎。

因此,根據TSP問題的特點,建立蟻羣算法的模型,可以較好的解決此類組合優化問題(NP問題)。

參考文獻

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[8] 劉志碩,申金升,柴躍廷.一種求解車輛路徑問題的混合多蟻羣算法[J].系統仿真學報,2007,19(15):3513-3520

[9] 董萍.基於蟻羣算法求解TSP[J].無錫職業技術學院學報,2008,7(5):34-36

[10] 王果,戴冬.基於蟻羣算法的TSP問題求解[J].河南機電高等專科學校學報,2008,16(5):42-43

2. 畢業設計任務要研究或解決的問題和擬採用的方法:

(1)畢業設計任務要研究或解決的問題

研究基於蟻羣算法的TSP問題,要求

①閱讀蟻羣算法相關的論文和書籍,系統地瞭解蟻羣算法相關知識和原理的目的。

②掌握旅行商問題的基本原理和常用解決方面。

③掌握MATLAB軟件平臺的應用和操作,學習蟻羣算法模型在不同的NP問題中的模型建立。

④透過蟻羣算法的仿真和分析,實現蟻羣算法解決TSP。

(2)預期成果:

透過研究和分析各種蟻羣算法模型,掌握蟻羣算法的基本原理和實現步驟,並在MATLAB環境中進行仿真,分析蟻羣算法中各關鍵參數對算法性能的影響。

針對旅行商問題,掌握經典算法的基本思想和解決方法,並應用性能優異的蟻羣算法得出旅行商問題的最佳解。

(3)擬採用的研究方法

在蟻羣算法解決TSP問題中,採用以下研究方法:

(1)研究蟻羣算法的基本原理,透過仿真結果分析蟻羣算法關鍵參數對算法的影響。

(2)透過理論分析和仿真實驗,討論蟻羣算法的收斂性。

(3)分析旅行商問題的經典解決方法,並和蟻羣算法解決旅行商問題的結果進行比較分析。