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群体智能

本书对群体智能算法特性介绍较为系统,适合于智能制造工程、机械工程、工业工程、控制科学与工程等学科专业的教师、学生和研究人员阅读。

作者:张国辉、文笑雨
定价:28
印次:1-1
ISBN:9787302613732
出版日期:2022.08.01
印刷日期:2022.07.28

本书针对智能制造的加工、装配、管理以及服务等过程,系统介绍了群体智能算法的含义、特性与发展,及其在智能制造各阶段的应用。本书重点内容包括群体智能算法的介绍、几种典型群体智能算法的介绍、群体智能算法在智能加工中的应用、群体智能算法在智能车间中的应用、群体智能算法在制造服务中的应用。全书结构层次清晰,各章逻辑有序又自成系统;内容结合研究前沿与工程实际,理论和实际具有很好的结合。本书适合于智能制造工程、机械工程、工业工程、控制科学与工程等学科专业的教师、学生和研究人员阅读。

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前言 在动物社会里,虽然有些个体微不足道,但群体却能够解决单个个体难以解决或不可能解决的复杂问题,例如,蚂蚁、蜜蜂、鱼以及其他群居动物,它们的群体协调能力令人难以置信。群体智能是在其基础上,受其群体行为的启发而发展出来的一种智能形态。简言之,群体智能是具有简单智能的个体通过相互协作和组织表现出群体智能行为的特性。群体智能可以在缺乏集中控制和数学模型的前提下表现出求解的明显优势,研究学者根据不同自然生物群体行为特征,对自然界群居生物的行为进行模拟,提出了许多群体智能优化算法,诸如蚁群算法、粒子群算法、蜂群算法等。自1992年蚁群算法被提出之后,群体智能算法就凭借其强大的搜索能力,在工业制造、交通规划、电力系统以及航空航天等诸多领域展现出巨大的优势并得到广泛应用。 制造业是国民经济的主体,没有强大的制造业,就没有国家和民族的强盛。2015年5月,国务院正式印发《中国制造2025》,智能制造工程是其五大工程之一。随着新一代信息技术、工业互联网、5G技术、人工智能等技术的发展,其不断促进传统制造业转型升级,并在制造领域中的应用越来越广泛。而在整个智能制造过程中,智能加工、智能车间以及智能服务等不同阶段需要进行相关参数、方案的确定与决策,以使其实现某些目标的最优化。传统的精确优化方法已经难以满足当前大规模复杂问题的求解,而群体智能算法由于其不需要精确数学模型,可以在较短时间内得到满意解的明显优势得到越来越多研究学者和实际工作者的关注,在实际工程中也得到越来越多的应用。 本书正是在群体智能与智能制造的研究与应用进行得如火如荼之际,将作者与相关学者在其领域的研究成果进行系统总结,为相关专业的学生与研究人员提供参考。 全书共分五章。 第1章,绪论。介绍群体智能的含义与特点、群体智能算法的分类、制造中的最优化问题以及群体智能的应用与发展。 第2章,典型群体智能算法。从算法的起源、算法求解流程、典型应用案例等方面对蚁群算法、粒子群优化算法以及蜂群算法等三种典型群体算法进行介绍。根据每种算法提出时的特点,提供了对应案例的详细求解过程。 第3章,群体智能算法在智能加工中的应用。主要介绍采用第2章所述的三种典型算法在加工工艺参数优化、机器人路径规划、增材制造加工优化中的应用。主要包括切削工艺参数优化、铣削工艺参数优化、移动机器人路径规划、机械手臂轨迹规划、拓扑优化以及3D打印路径优化等。 第4章,群体智能算法在智能车间中的应用。介绍群体智能算法在智能车间中的柔性工艺规划、智能车间调度、装配序列规划与平衡中的应用。主要包括工艺规划、工艺规划与车间调度集成、柔性作业车间调度、置换流水车间调度、装配序列规划、装配线平衡等。 第5章,群体智能算法在制造服务中的应用。介绍典型群体智能算法在供应链物料采购优化、云制造服务组合优化以及维护、维修和大修优化等决策应用。 本书的第1章、第5章由郑州航空工业管理学院张国辉编写; 第2章、第3章、第4章由郑州轻工业大学文笑雨编写。在编写过程中,在读硕士研究生廉孝楠、王康红、孙靖贺、陆熙熙、卫世文、钱运洁、符运站等也都参与了相关资料收集和整理工作,在此对他们表示感谢。 本书在编写过程中参阅了大量中外文的参考书和文献资料,主要参考文献列在了每章之后。在此对国内外相关作者表示衷心的感谢。 感谢清华大学出版社的张秋玲编辑和刘杨编辑,感谢参与资料整理和书稿审定的相关研究生和专家。 由于编者水平有限,本书难免存在疏漏甚至错误之处,许多内容还有待于完善和深入研究,敬请读者批评指正。 编著者2021年12月

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  • 张国辉,男,博士,郑州航空工业管理学院教授,河南省学术技术带头人,河南省科技创新杰出青年,中国机械工程学会高级会员,中国仿真学会智能仿真优化与调度专业委员会委员,河南省机械工程学会工业工程专业委员会理事。主要从事群体智能优化算法、车间调度问题等方面的研究工作,主持2项国家自然科学基金项目,多项省部级项目,在国内外期刊或会议上发表学术论文50余篇,出版专著1部,获得授权发明专利8项。
  • 本书结构层次清晰,各章逻辑有序又自成系统;内容结合研究前沿与工程实际,理论和实际具有很好的结合。适合于智能制造工程、机械工程、工业工程、控制科学与工程等学科专业的教师、学生和研究人员阅读。对群体智能算法特性介绍较为系统,加入了加工、装配、车间管理以及制造服务等方面的综合应用。
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  • 目录

    第1章绪论

    1.1群体智能简介

    1.1.1群体智能的含义与特点

    1.1.2群体智能算法的分类

    1.2制造中的最优化问题

    1.2.1最优化问题

    1.2.2最优化问题的分类

    1.2.3计算复杂性与NP问题

    1.3群体智能的应用与发展

    1.3.1群体智能的应用

    1.3.2群体智能的发展

    习题

    参考文献

    第2章典型群体智能算法

    2.1蚁群算法

    2.1.1蚁群算法的起源

    2.1.2蚁群算法的求解流程

    2.1.3典型应用案例

    2.2粒子群优化算法

    2.2.1粒子群优化算法的起源

    2.2.2粒子群优化算法的求解流程

    2.2.3典型应用案例

    2.3蜂群算法

    2.3.1蜂群算法的起源

    2.3.2人工蜂群算法的求解流程

    2.3.3典型应用案例

    习题

    参考文献

    第3章群体智能算法在智能加工中的应用

    3.1概述

    3.2加工工艺参数优化

    3.2.1切削工艺参数优化

    3.2.2铣削工艺参数优化

    3.3机器人路径规划

    3.3.1移动机器人路径规划

    3.3.2机械手臂轨迹规划

    3.4增材制造加工优化

    3.4.1拓扑优化

    3.4.23D打印路径优化

    习题

    参考文献

    第4章群体智能算法在智能车间中的应用

    4.1概述

    4.2柔性工艺规划

    4.2.1工艺规划

    4.2.2工艺规划与车间调度集成

    4.3智能车间调度...

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