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1遺傳算法設計

1．1基因編碼設計

編碼就是將遺傳算法中處理不了的空間參數轉換成遺傳空間的由基因組成的染色體或個體的過程．其中基因在一定意義上包含了它所代表的問題的解．基因的編碼方式有很多，這也取決于要解決的問題本身．常見的編碼方式有：二進制編碼，基因用0或1表示，通常用于解決01背包問題，如基因A：00100011010（代表一個個體的染色體）；互換編碼，主要用于解決排序問題，如調度問題和旅行商問題，用一串基因編碼來表示遍歷城市順序，如234517986，表示在9個城市中先經過城市2，再經過城市3，依此類推；樹形編碼，用于遺傳規劃的演化編程或表示，其編碼的方法就是樹形結構中的一些函數，本文采用的是樹形編碼．

1．2交叉算子設計

交叉運算的含義是參照某種方式和交叉概率，將兩組相互配對的個體互換部分基因，生成新個體的過程．交叉運算在遺傳算法中起關鍵作用，是產生新個體的主要方法．交叉操作流程如圖1所示．交叉操作首先判定要交叉的基因是否相同，如果相同進行子基因組的交叉，然后再判定交叉是否完成，沒完成就繼續，完成就退出；如果交叉的基因不相同，就要選擇是否依據概率進行基因交換，選擇交換就交換其所有的次級基因結構，然后再判定交叉是否完成，選擇不交換就直接判定交叉是否完成．

1．3變異算子設計

變異操作從第i個子結構開始．依據變異概率進行第i個基因的變異，如果變異完成，就初始化其所有次級基因結構，如果變異沒有完成，就進行子基因組的變異操作．重復操作上面的步驟，直至變異操作結束．

2遺傳算法在機械產品設計中的應用

機械產品設計是在研究人機協同方案設計的工作機制上，建立產品的人機分析、人機約束模型和協同方案設計求解模型，確立人機協同系統的同步與異步交互、任務協同、數據共享、數據可視化、易用性等工作機制．

2．1基于遺傳算法的數控車床設計

2．1．1數控車床總體設計任務分解

首先確定數控車床總體設計任務，然后根據多層次結構知識進化算法設計要求，將數控車床的總體設計任務分解。

2．1．2數控車床設計的基因編碼表示

依據數控車床設計任務分解的結果，可以得出數控車床設計的基因編碼圖．數控車床設計任務按多層次結構劃分為床身、滑臺、刀架、尾臺、冷卻、控制器、電機．每個結構都包含多個選擇方案．不同選擇方案的有些結構含有子結構，并且這些子結構還可以進一步分解出多種選擇方案．通過數控車床設計的基因編碼，可看到數控車床設計任務每一層次的關系，包括各層次之間的約束關系．

2．2基于遺傳算法的機械產品設計系統應用

本研究以數控車床整體方案設計為例，對系統進行了應用測試．首先在知識庫中建立機械產品的基因編碼庫，然后通過開發的基于遺傳算法的機械產品設計系統，從知識庫中讀取基因編碼，再進行選擇、交叉、變異操作，并通過指標評價函數的評價，生成最佳設計方案．

作者:趙洪志袁志華單位:沈陽理工大學