CN111274660A - 一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法，涉及线路布局方法。在进行线路布局时，传统的模拟退火算法只能计算一种参数固定时的另一种参数的较优解，否则会出现迭代次数几何倍数上升。本发明包括以下步骤：随机设置平房位置布局，走线路径，根据走线交叉点个数、走线总长度、图形空间利用率、布置位置设置目标函数f(a)；执行扰动，产生新的布局，计算目标函数f(b)；计算Δf=f(b)‑(a)；判断是否Δf≤0，若是则接受新的布局；若否则按模拟退火算法准则接受新解；判断是否达到设定的迭代次数，若是则判断是否满足终止条件，若否则缓慢降低温度。本技术方案扩大模拟退火算法的适用性，可进行线路布局处理，兼顾处理速度。

Description

一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法

技术领域

本发明涉及一种线路布局方法，尤其涉及一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法。

背景技术

线路布局采用传统的模拟算法时，通过大量次数的迭代寻找全局较优解。面对有多种不同参数构成的解域，传统的模拟退火算法无法兼顾两者，只能计算一种参数固定时的另一种参数的较优解，否则会出现迭代次数几何倍数上升，得出结果的时间无法接受的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法，以达到有效解决复杂模型中多维解域的扰动问题的目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法，包括以下步骤：

1）随机设置平房位置布局，走线路径，根据走线交叉点个数、走线总长度、图形空间利用率、布置位置设置目标函数f(a)；

2）执行扰动，产生新的布局，计算目标函数f(b)；

3）计算Δf= f(b)- (a)；

4）判断是否Δf≤0，若是，则接受新的布局，设a=b；f(a)= f(b)；若否则按模拟退火算法Metropolis准则接受新解；

5）判断是否达到设定的迭代次数，若是，则进入下一步；若否，则返回步骤2）；

6）判断是否满足终止条件，若是，则布局结束，若否，则缓慢降低温度，并返回步骤2）。

作为优选技术手段：在步骤2）中，包括以下步骤：

201）根据当前的模拟退火温度得出多个第一扰动的概率分布，并根据概率随机选取一个第一扰动Pk，以让对整个模型影响较大的参数扰动优先进行；

202）设置第一扰动Pk中的所有第二扰动的概率，且所有第二扰动的概率和为1；

203）根据第一扰动Pk中的所含第二扰动的概率进行随机选取第二扰动Pki，并根据随机选取的第二扰动Pki尝试进行该扰动；

204）判断第二扰动Pki是否成功，若是，则根据当前温度调整进第一扰动的概率；若否，则调整各第二扰动的概率，并返回步骤203）。

作为优选技术手段：所述的第一扰动为站房位置变换扰动、站内布局改变扰动和走线路径变换扰动。

有益效果：本技术方案使用了复合型扰动，扰动的方式会随每组具体数据的实际情况自动适应，多种类型、不同模式的扰动可以同时进行，给出了一种有效解决复杂模型中多维解域的扰动问题的方法。提升模拟退火算法的适用性，用于较复杂的NPC模型中解决问题，且兼顾了处理速度。

根据现有的模拟退火温度得出扰动概率分布，并根据扰动概率随机选取某个扰动，可以让整个模型的扰动优先进行对整个模型影响较大的参数扰动，再进行影响小的那些参数的扰动，温度较低时在细节上优化结果；有效提高布局的速度。

附图说明

图1是本发明的流程图。

图2是本发明的扰动流程图。

图3是传统方法布局效果图。

图4是采用本发明后的布局效果图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明包括以下步骤：

1）随机设置平房位置布局，走线路径，根据走线交叉点个数、走线总长度、图形空间利用率、布置位置设置目标函数f(a)；

2）执行扰动，产生新的布局，计算目标函数f(b)；

3）计算Δf= f(b)- (a)；

4）判断是否Δf≤0，若是，则接受新的布局，设a=b；f(a)= f(b)；若否则按模拟退火算法Metropolis准则接受新解；

5）判断是否达到设定的迭代次数，若是，则进入下一步；若否，则返回步骤2）；

6）判断是否满足终止条件，若是，则布局结束，若否，则缓慢降低温度，并返回步骤2）。

在步骤1）中，目标函数f(a)考虑了①走线交叉点个数、②走线总长度、③图形空间利用率、④设备布局位置合理程度，给出一个综合评判指数，数值越低代表结果越好。

如图2所示，在步骤2）中，包括以下步骤：

201）根据当前的模拟退火温度得出多个第一扰动的概率分布，并根据概率随机选取一个第一扰动Pk，以让对整个模型影响较大的参数扰动优先进行；

202）设置第一扰动Pk中的所有第二扰动的概率，且所有第二扰动的概率和为1；

203）根据第一扰动Pk中的所含第二扰动的概率进行随机选取第二扰动Pki，并根据随机选取的第二扰动Pki尝试进行该扰动；

204）判断第二扰动Pki是否成功，若是，则根据当前温度调整进第一扰动的概率；若否，则调整各第二扰动的概率，并返回步骤203）。

其中，所述的第一扰动为站房位置变换扰动、站内布局改变扰动和走线路径变换扰动。

以下以一具体布局为例对本发明进行进一步的说明：

使用传统方法布局系统效果如图3所示，图中包括站点、走线、母线等；使用传统方法布局区域系统图，每次只改变每个站房的位置，然后计算目标函数，那么包括交叉点个数、走线长度等数据的计算都不一定准，因为同一个点的出线可以往上也可以往下，更不用说同一个点内多条线段的顺序问题。

当采用本发明的方法时，采用站房位置变换扰动、站内布局改变扰动和走线路径变换多种扰动，当处理完毕时，形成图4所示的布局图，在扰动时可以兼顾站房的站内布局与走线的路径，还可以让整个图的布局更加均匀。

以上图1、2所示的一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法，其特征在于包括以下步骤：

1）随机设置平房位置布局，走线路径，根据走线交叉点个数、走线总长度、图形空间利用率、布置位置设置目标函数f(a)；

2）执行扰动，产生新的布局，计算目标函数f(b)；

3）计算Δf= f(b)- (a)；

4）判断是否Δf≤0，若是，则接受新的布局，设a=b；f(a)= f(b)；若否则按模拟退火算法Metropolis准则接受新解；

5）判断是否达到设定的迭代次数，若是，则进入下一步；若否，则返回步骤2）；

6）判断是否满足终止条件，若是，则布局结束，若否，则缓慢降低温度，并返回步骤2）。

2.根据权利要求1所述的一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法，其特征在于：在步骤2）中，包括以下步骤：

201）根据当前的模拟退火温度得出多个第一扰动的概率分布，并根据概率随机选取一个第一扰动Pk，以让对整个模型影响较大的参数扰动优先进行；

202）设置第一扰动Pk中的所有第二扰动的概率，且所有第二扰动的概率和为1；

203）根据第一扰动Pk中的所含第二扰动的概率进行随机选取第二扰动Pki，并根据随机选取的第二扰动Pki尝试进行该扰动；

204）判断第二扰动Pki是否成功，若是，则根据当前温度调整进第一扰动的概率；若否，则调整各第二扰动的概率，并返回步骤203）。

3.根据权利要求2所述的一种基于多扰动交替进行的模拟退火算法的线路布局方法，其特征在于：所述的第一扰动为站房位置变换扰动、站内布局改变扰动和走线路径变换扰动。

Images