Un algoritmo de optimización de colonia de hormigas para la planificación de diseño de distribución de arneses de cables de múltiples ramas
Autores: Yang, Feng; Wang, Ping; Zhang, Renjie; Xing, Shuyu; Wang, Zhenlin; Li, Ming; Fang, Qiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un algoritmo de optimización de colonia de hormigas para la planificación de diseño de distribución de arneses de cables de múltiples ramas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Planificación
Disposición de arneses de cables
Restricciones
Bucles
Problema de optimización
Planificación de rutas A*
Algoritmo de optimización de colonia de hormigas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 53
Citaciones: Sin citaciones
La planificación de diseños de arneses de cables de múltiples ramas tiene una importancia práctica significativa en contextos industriales de aeronaves, sin embargo, ha recibido una atención limitada en investigaciones previas. Este estudio tiene como objetivo abordar el asunto relacionado con la importancia de gestionar múltiples restricciones y prevenir bucles. Formula el problema como un problema de optimización en el espacio tridimensional de forma libre y lo resuelve utilizando un enfoque de planificación de ruta A* extendido en combinación con el algoritmo de optimización de colonia de hormigas. Inicialmente, se establece un espacio de búsqueda viable para el cableado a través de la reparación y simplificación del modelo CAD de entrada. Posteriormente, se identifica la topología de un arnés de cableado de múltiples ramas, teniendo en cuenta los requisitos industriales relacionados con la física del cable, giros, soporte, agrupamiento y restricciones de compatibilidad electromagnética. Específicamente, el desmontaje o fusión de ramas y bucles se emplea para evitar bucles de cables. Finalmente, proponemos un algoritmo de optimización de colonia de hormigas A* (A*-ACO) con una función heurística mejorada para puntos vecinos, incorporando un modelo de incremento de concentración. Las pruebas experimentales ilustran la efectividad de este enfoque en la minimización de bucles de cables y la reducción del costo total del diseño de cables, considerando factores como la longitud, el agrupamiento y los costos de giro. Esto resulta en una reducción del 67,0%, 68,5% y 51,1% en comparación con los métodos A*, ACO y de cableado manual, respectivamente.
Descripción
La planificación de diseños de arneses de cables de múltiples ramas tiene una importancia práctica significativa en contextos industriales de aeronaves, sin embargo, ha recibido una atención limitada en investigaciones previas. Este estudio tiene como objetivo abordar el asunto relacionado con la importancia de gestionar múltiples restricciones y prevenir bucles. Formula el problema como un problema de optimización en el espacio tridimensional de forma libre y lo resuelve utilizando un enfoque de planificación de ruta A* extendido en combinación con el algoritmo de optimización de colonia de hormigas. Inicialmente, se establece un espacio de búsqueda viable para el cableado a través de la reparación y simplificación del modelo CAD de entrada. Posteriormente, se identifica la topología de un arnés de cableado de múltiples ramas, teniendo en cuenta los requisitos industriales relacionados con la física del cable, giros, soporte, agrupamiento y restricciones de compatibilidad electromagnética. Específicamente, el desmontaje o fusión de ramas y bucles se emplea para evitar bucles de cables. Finalmente, proponemos un algoritmo de optimización de colonia de hormigas A* (A*-ACO) con una función heurística mejorada para puntos vecinos, incorporando un modelo de incremento de concentración. Las pruebas experimentales ilustran la efectividad de este enfoque en la minimización de bucles de cables y la reducción del costo total del diseño de cables, considerando factores como la longitud, el agrupamiento y los costos de giro. Esto resulta en una reducción del 67,0%, 68,5% y 51,1% en comparación con los métodos A*, ACO y de cableado manual, respectivamente.