[发明专利]一种基于改进蚁群算法的多电缆最佳路径规划方法

权利要求书

1.一种基于改进蚁群算法的多电缆最佳路径规划方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：建立电缆敷设优化模型；

S2：初始化参数，所述参数包括历史最优解、最大迭代次数、信息素矩阵在内的蚁群算法常规参数，以及自定义的理论最优解、电缆实际长度与理论最小长度的最大差值、长期记忆集和短期记忆集参数；

S3：计算每只蚂蚁内的电缆顺序，具体包括如下步骤：

1）清空蚂蚁的电缆顺序信息和目标值信息；

2）创建并清空可选电缆集合，将所有电缆存入可选电缆集合；

3）从可选电缆集合中选取一根电缆作为第一根电缆；

4）在可选电缆集合中剔除已选择的电缆；若剔除电缆后可选电缆集合为空，说明当前蚂蚁的电缆顺序计算完成，退出当前计算步骤，继续计算下一只蚂蚁的电缆顺序；若剔除电缆后可选电缆集合为非空，进入下一个步骤；

5）计算可选电缆集合内各根电缆被选中的概率p；

6）在可选电缆集合K内选择下一根电缆；

S4：根据每只蚂蚁计算得到的电缆顺序，依次计算每只蚂蚁内各根电缆的最短路径和电缆整体价格；

S5：对所有蚂蚁的电缆整体价格进行排序，更新历史最优解、短期记忆集和长期记忆集；

S6：判断是否已经达到最大迭代次数，若已达到最大迭代次数，输出历史最优解蚂蚁内的电缆顺序和整体价格，完成所有电缆路径规划，若未达到最大迭代次数，更新信息素矩阵内各信息素值，返回S3进入下一次迭代。

2.根据权利要求1所述的基于改进蚁群算法的多电缆最佳路径规划方法，其特征在于所述建立电缆敷设优化模型包括：

1）根据桥架三维数字模型建立桥架网络结构图；

2）根据初始电缆信息计算各根电缆的起始节点和终止节点；

3）设置敷设优化约束条件和优化目标。

3.根据权利要求2所述的基于改进蚁群算法的多电缆最佳路径规划方法，其特征在于，步骤S4中，依次计算每只蚂蚁内各根电缆的最短路径和电缆整体价格，还包括约束条件，所述约束条件至少包括以下之一：

1）桥架内允许通行的电缆截面面积之和小于等于桥架截面面积与允许容积率的乘积；

2）设置部分电缆较其他电缆优先敷设；

3）桥架电压等级与电缆电压等级相同时，才可以作为可通行的路径。

4.根据权利要求3所述的基于改进蚁群算法的多电缆最佳路径规划方法，其特征在于计算每只蚂蚁各根电缆在约束条件下的最短路径和电缆整体价格包括如下步骤：

1）按照电缆顺序获取待计算电缆的敷设所需要的信息；

2）搜索待计算电缆在约束条件下的最短路径；

3）若电缆最短路径搜索成功，沿电缆搜索所得路径更新桥架计算容积率、计算电缆实际长度、更新电缆实际长度与理论最小长度的最大差值，然后，按电缆顺序获取下一根电缆；若电缆路径搜索不成功，则将该电缆长度设置为无穷大；

4）计算蚂蚁的整体价格。

5.根据权利要求1所述的基于改进蚁群算法的多电缆最佳路径规划方法，其特征在于，所述对所有蚂蚁的电缆整体价格进行排序，更新历史最优解、短期记忆集和长期记忆集包括如下步骤：

1）对所有蚂蚁按照其计算的整体价格进行排序；

2）比较电缆整体价格最低的蚂蚁与历史最优解，若本迭代步的价格最低蚂蚁的价格低于历史最优解的价格，则将历史最优解替换为当前新计算所得的蚂蚁；

3）清空短期记忆集内蚂蚁，按照短期记忆集规模选取已排序完成、整体价格不为无穷大的且整体价格最低的前若干只蚂蚁存入短期记忆集；

4）所得短期记忆集与长期记忆集内蚂蚁合并为同一个集合，按照蚂蚁的整体价格进行排序，按照长期记忆集的规模，选取价格不为无穷大、且整体价格最低的前若干只蚂蚁，存入长期记忆集。