CN114611258A - 一种管道支架位置优化方法、装置 - Google Patents

一种管道支架位置优化方法、装置 Download PDF

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CN114611258A CN202210242208.9A CN202210242208A CN114611258A CN 114611258 A CN114611258 A CN 114611258A CN 202210242208 A CN202210242208 A CN 202210242208A CN 114611258 A CN114611258 A CN 114611258A
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刘树斌
叶奇
宁庆坤
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马仪炜
张手琴
苑晓东
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Abstract

本发明提供一种管道支架位置优化方法、装置，所述方法包括：获取管道中所有支架位置并判断每一个支架是否为可移动支架；设定管道支架位置优化目标，并对所有可移动支架位置进行协同调整以满足管道支架位置优化目标，得到优化后的管道支架位置。该方法、装置能够同时对多个支架的位置进行调整，优化效率高。

Description

一种管道支架位置优化方法、装置
技术领域
本发明涉及一种管道支架位置优化方法、装置。
背景技术
目前，核级管道往往运行在复杂、多变、苛刻的温度压力工况下，并且需要考虑地震等事故工况，为了保障核级管道在这些工况下的安全性，需要对经过布置设计后的核级管道进行考虑多工况的力学计算，通常需要不断调整设计并进行计算直到设计方案满足要求，其中最常用的方法是调整管道支架的位置。
但是由于现有的调整管道支架位置的方法通常依赖于设计者的经验，并且是一个不断尝试的过程，需要不断地对各个支架进行位置调整并且不断改变支架的调整方向和距离，不仅耗时久而且无法同时对多个支架的位置进行协同调整，难以实现管道支架位置的最优设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种管道支架位置优化方法、装置，能够同时对多个支架的位置进行调整，优化效率高，从而可以解决现有的管道支架位置优化方法无法同时对多个支架的位置进行协同调整，难以实现管道支架位置的最优设计的问题。
第一方面，本发明提供一种管道支架位置优化方法，包括：
获取管道中各个目标支架；
对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，以得到优化后的管道支架位置。
优选地，获取管道中各个目标支架，具体包括：
获取管道中的所有可移动支架；
判断各个可移动支架是否需要进行优化；
将需要进行优化的可移动支架确定为目标支架。
优选地，获取管道中各个目标支架，还包括：
确定各个目标支架的可移动范围。
优选地，对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，以得到优化后的管道支架位置，具体包括：
S1，设定管道支架位置的优化目标，并根据所述优化目标设定管道中所有目标支架的目标函数；
S2，计算得到所有目标支架在当前位置时的第一目标函数值；
S3,基于梯度投影法对各个目标支架位置进行优化，以得到所有目标支架处于优化后位置时的第二目标函数值；
S4，将第二目标函数值与第一目标函数值进行比较，并根据比较结果得到优化后的目标支架位置；
优选地，在步骤S1中，所述管道支架位置的目标函数为管道的最大应力比；
步骤S1还包括：初始化优化代数；
步骤S3具体包括：
S31，计算每个目标支架位置移动的灵敏度；
S32，根据每个目标支架位置移动的灵敏度确定每个目标支架的下一步移动距离；
S33，根据各个目标支架的下一步移动距离来分别移动各个目标支架，并根据移动后的各个目标支架位置计算得到各个目标支架的第二目标函数值；
步骤S4具体包括：
若第二目标函数值不小于第一目标函数值，则将每个目标支架的下一步移动距离减半后，作为新的下一步移动距离，并返回步骤S33；
若第二目标函数值小于第一目标函数值，则将移动后的各个目标支架位置作为优化后的目标支架位置，并执行步骤S5；
步骤S5具体包括：将优化代数增加1，若优化代数小于预设阈值，则将优化后的目标支架位置作为新的当前位置，并返回步骤S2；若优化代数大于等于预设阈值，则结束此流程，并得到优化后的管道支架位置。
优选地，步骤S31中，根据以下公式计算每个目标支架位置的灵敏度：
Figure BDA0003542818270000031
其中，
Figure BDA0003542818270000032
为目标函数对第i个目标支架移动的灵敏度，f为第一目标函数值，fi为第i个目标支架移动
Figure BDA0003542818270000033
距离后的第三目标函数值，
Figure BDA0003542818270000034
为第i个目标支架的移动距离。
优选地，步骤S32，根据每个目标支架位置移动的灵敏度确定每个目标支架的下一步移动距离，具体包括：
对所有目标支架位置进行判断，若第i个目标支架处于最大可移动距离处，且对于第i个目标支架fi＜f，则第i个目标支架下一步移动距离为0，否则第i个目标支架的下一步移动距离满足以下公式：
Figure BDA0003542818270000035
其中，Di为第i个目标支架的下一步移动距离，α为第一预设系数，
所述第一预设系数的取值为满足以下条件的最大值：
目标支架的下一步移动距离不超出其下一步可移动距离的最大值Dimax；
所述Dimax的取值为目标支架的可移动范围乘以第二预设系数，所述第二预设系数为不大于1的正数。
第二方面，本发明提供一种管道支架位置优化装置，包括：
目标获取模块，用于获取管道中各个目标支架；
位置优化模块，与所述目标获取模块连接，用于对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，以得到优化后的管道支架位置。
优选地，所述目标获取模块具体包括：
获取单元，用于获取管道中的所有可移动支架；
判断单元，与所述获取单元连接，用于判断各个可移动支架是否需要进行优化；
确定单元，与所述判断单元连接，用于将判断单元判断出的需要进行优化的可移动支架确定为目标支架。
优选地，所述位置优化模块具体包括：
函数设定单元，用于设定管道支架位置的优化目标，并根据所述优化目标设定管道中所有目标支架的目标函数；
计算单元，与所述函数设定单元连接，用于计算得到所有目标支架在当前位置时的第一目标函数值；
优化单元,与所述计算单元连接，用于基于梯度投影法对各个目标支架位置进行优化，以得到所有目标支架处于优化后位置时的第二目标函数值；
迭代单元，与所述优化单元连接，用于将第二目标函数值与第一目标函数值进行比较，并根据比较结果得到优化后的目标支架位置。
本发明提供的管道支架位置优化方法及装置，能够根据管道中所有可移动支架的位置设定目标函数，并基于梯度投影法对目标函数进行优化，通过多个可移动支架的位置协同调整，能够达到现有优化方法的优化效果，但是可以实现更好的优化效率，解决了现有的管道支架位置优化方法无法同时对多个支架的位置进行协同调整，难以实现管道支架位置的最优设计的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的管道支架位置优化方法的流程图；
图2为图1中步骤S102的流程示意图；
图3为图2中步骤S3的流程示意图；
图4为本发明实施例2的管道支架位置优化装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明中的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
可以理解的是，为便于描述，本发明的附图中仅示出了与本发明相关的部分，而与本发明无关的部分未在附图中示出。
可以理解的是，本发明的实施例中所涉及的每个单元、模块可仅对应一个实体结构，也可由多个实体结构组成，或者，多个单元、模块也可集成为一个实体结构。
可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明的流程图和框图中所标注的功能、步骤可按照不同于附图中所标注的顺序发生。
可以理解的是，本发明的流程图和框图中，示出了按照本发明各实施例的系统、装置、设备、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可代表一个单元、模块、程序段、代码，其包含用于实现规定的功能的可执行指令。而且，框图和流程图中的每个方框或方框的组合，可用实现规定的功能的基于硬件的系统实现，也可用硬件与计算机指令的组合来实现。
可以理解的是，本发明实施例中所涉及的单元、模块可通过软件的方式实现，也可通过硬件的方式来实现，例如单元、模块可位于处理器中。
实施例1：
本实施例提供一种管道支架位置优化方法，主要用于核电站的布置设计中，其中的管道支架具体为核级管道支架，该方法能够对任何多个核级管道支架的位置进行优化。
如图1所示，该方法包括：
步骤S101：获取管道中各个目标支架。
在本实施例中，为了实现管道支架位置优化的目标，会对所有选定的目标支架位置进行不断调整，直至满足优化目标或者不断朝目标靠近。
具体地，获取管道中各个目标支架，可以包括以下步骤：
获取管道中的所有可移动支架；
判断各个可移动支架是否需要进行优化；
将需要进行优化的可移动支架确定为目标支架。
在本实施例中，管道中部分支架不能随意移动，包括管线的边界支架，以及支架位置依赖于管件位置的支架等，例如设置在阀门、弯头等部件上的支架，其余设置在直管段上的支架作为可移动支架，同时，部分可移动支架的移动对整体的影响较小，根据具体情况，也可以将这部分支架位置不进行优化，从而减小后续优化时的计算量。
具体地，获取管道中各个目标支架，还包括：确定各个目标支架的可移动范围。
在本实施例中，可移动支架的可移动范围在满足一定准则的情况下自动设置，约定朝向管道中介质流动的方向为正方向，可移动支架的初始位置为0，第i个可移动支架的位置xi满足-ai≤xi≤bi，其中ai为向后可移动最大距离，bi为向前可移动最大距离，自动设置可移动支架移动范围的准则可以根据需求设定，例如可以根据可移动支架两端直管段的长度来设置可移动范围，以确保可移动支架不会移动到其它管件上。
步骤S102：对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，得到优化后的管道支架位置。
在本实施例中，运用梯度投影法对所有目标支架的位置进行迭代优化，对所有目标支架的位置进行协同调整，减少人工优化的尝试成本，从而更容易实现支架位置的最优设计。
可选地，如图2所示，步骤S102：对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，得到优化后的管道支架位置，具体可以包括以下步骤：
S1，设定管道支架位置的优化目标，并根据优化目标设定管道中所有目标支架的目标函数；
S2，计算得到所有目标支架在当前位置时的第一目标函数值；
S3，基于梯度投影法对各个目标支架位置进行优化，以得到所有目标支架处于优化后位置时的第二目标函数值；
S4，将第二目标函数值与第一目标函数值进行比较，并根据比较结果得到优化后的目标支架位置；
可选地，在本实施例中，优化目标为所有工况下管道的最大应力比尽可能小，则目标函数因变量即为所有工况下管道的最大应力比，自变量为管道中可移动支架的位置。
因此，在步骤S1中，所述管道支架位置的目标函数为管道的最大应力比；
步骤S1还包括：初始化优化代数。
步骤S3具体包括：
S31，计算每个目标支架位置移动的灵敏度；
S32，根据每个目标支架位置移动的灵敏度确定每个目标支架的下一步移动距离；
S33，根据各个目标支架的下一步移动距离来分别移动各个目标支架，并根据移动后的各个目标支架位置计算得到各个目标支架的第二目标函数值；
步骤S4具体包括：若第二目标函数值不小于第一目标函数值，则将每个目标支架的下一步移动距离减半后，作为新的下一步移动距离，并返回步骤S33；
若第二目标函数值小于第一目标函数值，则将移动后的各个目标支架位置作为优化后的目标支架位置，并执行步骤S5；
步骤S5具体包括：将优化代数增加1，若优化代数小于预设阈值，则将优化后的目标支架位置作为新的当前位置，并返回步骤S2；若优化代数大于等于预设阈值，则结束此流程，并得到优化后的管道支架位置。
在本实施例中，初始化优化代数为0，预设阈值即为进行优化迭代的次数，本实施例中取10，若在迭代完成后的支架位置设计方案依旧不满足需求，可以选择更多次迭代的方式。不同目标支架位置移动的灵敏度不同，则下一步的移动距离也不同，所有目标支架移动过后，对管道应力比进行计算，一次移动没有实现应力比降低时，将下一步的移动距离减半再次进行操作，直到和预期相符时才算完成了一次优化。
可选地，步骤S31，计算每个目标支架位置移动的灵敏度，具体包括：
根据以下公式计算每个目标支架位置的灵敏度：
Figure BDA0003542818270000081
其中，
Figure BDA0003542818270000082
为优化目标函数对第i个目标支架移动的灵敏度，f为第一目标函数值，fi为第i个目标支架移动
Figure BDA0003542818270000083
距离后的第三目标函数值，
Figure BDA0003542818270000084
为第i个目标支架的移动距离。
在本实施例中，
Figure BDA0003542818270000085
通常取一个微小的距离来计算目标函数对每个目标支架移动的灵敏度，例如取1厘米，在每个目标支架移动
Figure BDA0003542818270000086
距离后，计算并记录相应的目标函数值fi，之后将目标支架恢复成初始位置，再对下一个目标支架进行相同操作，以此类推，计算得到目标函数对每个目标支架移动的灵敏度。
可选地，步骤S32，根据每个目标支架位置移动的灵敏度确定每个目标支架的下一步移动距离，具体包括：
对所有目标支架位置进行判断，若第i个目标支架处于最大可移动距离处，且对于第i个目标支架fi<f，则第i个目标支架下一步移动距离为0，否则第i个目标支架下一步移动距离满足以下公式：
Figure BDA0003542818270000091
其中，Di为第i个目标支架的下一步移动距离，α为第一预设系数，
所述第一预设系数α的取值为满足以下条件的最大值：
目标支架的下一步移动距离不超出其下一步可移动距离的最大值Dimax；
所述Dimax的取值为目标支架的可移动范围乘以第二预设系数，其中，第二预设系数为不大于1的正数。
例如，第i个目标支架可向前移动1m，可向后移动1m，则其可移动范围为2m，第二预设系数取值为0.2，则第i个目标支架下一步移动距离的最大值Dimax为0.2*2m＝0.4m，第一预设系数α使所有目标支架下一步移动距离都不会超过其下一步移动距离的最大值。
在本实施例中，α的值对于所有目标支架来说，都是相同的，因此，第二预设系数的大小控制着下一步的移动距离大小，若第二预设系数设置得太大则使得目标支架移动距离太大，优化难以收敛，若第二预设系数设置得太小则使得目标支架移动距离太小，优化收敛较慢。
在一个具体的实施例中，该管道支架位置优化方法可以包括如下步骤：
当采用PEPS软件时，一条核级管道在得到初始布置设计方案后需要写成PEPS软件的.fre输入文件，该文件包含了该管道的布置方案信息。PEPS软件读取.fre文件进行计算评定，然后输出管道的最大应力比，应力比小于1即表明管道设计满足规范要求，若应力比大于等于1则需要对管道的布置方案进行迭代优化，直到最终的布置方案下的应力比小于1。当一条管道的应力比大于等于1时，采用本发明中描述的步骤对该管道布置进行优化的过程如下：
步骤1.1：自动选取管道中所有可移动支架并根据一定的准则自动判断其可移动范围
识别.fre文件中的所有支架定义所依附的节点的位置，仅当节点处于直管段时(.fre文件中直管段的标识为TANG)该支架才是可移动支架，若节点处于锚固点、阀门上、弯头上等其它情况时，认为该支架不是可移动支架。
按照如下准则设定所有可移动支架的可移动范围：识别可移动支架两端直管段(标识为TANG的管段)的长度然后乘以一个小于1的系数(例如0.9)作为可移动支架可向前向后移动的最大距离，这样可以保证可移动支架不会移动到其它管件上(弯头、阀门等)，当两个相邻可移动支架间全是直管段时，取两个可移动支架连线的中点作为两个可移动支架可以移动到的最远位置。需要说明的是上述准则不是唯一的，可以根据需要自行设定合理的准则。
步骤1.2：根据需要，人工对需要优化的可移动支架及其可移动范围进行调整，以确定目标支架
根据经验，在所有可移动支架的列表中人工删掉一些对管道应力比影响不大的支架，剩余的可移动支架作为目标支架，根据管道布置的实际情况(例如可移动支架是否可以生根，可移动支架旁边是否有物项干涉等)人工修改其可移动范围，确保目标支架在这个范围内移动后是实际可行的。
步骤2.1：设定优化目标
本例中的优化目标函数是管道的最大应力比，优化目标即管道的最大应力比最小化。
步骤2.2：计算得到当前的管道布置设计时的目标函数值
利用PEPS软件读取当前的.fre文件进行计算评定，然后提取结果文件中的最大应力比即为当前的第一目标函数值。
步骤2.3：计算得到当每一个目标支架的位置发生微小变化时的第三目标函数值
对所有选定的目标支架进行循环操作：对当前目标支架的位置向前移动一个微小的距离(例如0.01米)，即将.fre文件中该支架对应节点的坐标值修改0.01米，其它节点的坐标保持不变，然后利用PEPS软件针对修改后的.fre文件进行计算并得到目标函数值，记录这个目标函数值，之后将.fre文件复原。
步骤2.4：计算目标函数对每个目标支架位置移动的灵敏度
对所有选定的目标支架进行循环计算：将当前目标支架位置发生微小变化后的第三目标函数值减去第一目标函数值，然后除以支架移动的微小距离，作为目标函数对这个支架位置移动的灵敏度。
步骤3.1：对每一个目标支架进行有效约束判断
对所有选定的目标支架进行循环判断：若当前目标支架已经向后移动到了可移动的边界并且目标函数对这个目标支架位置移动的灵敏度大于0，或者若当前目标支架已经向前移动到了可移动的边界并且目标函数对这个目标支架位置移动的灵敏度小于0，则此目标支架为有效约束支架，否则此目标支架不是有效约束支架。
步骤3.2：确定所有目标支架下一步的移动距离
所有有效约束支架下一步的移动距离为0，其余目标支架下一步的移动距离为目标函数对这个支架位置移动的灵敏度乘以第一预设系数α，所述第一预设系数α是满足以下条件的最大可取值：
(1)目标支架的下一步移动距离不超出其下一步可移动距离的最大值Dimax；
(2)所述Dimax的取值为目标支架的可移动范围乘以第二预设系数r(r＜1)，例如若某目标支架可向前移动1m，可向后移动1m，其可移动区间的大小为2m，设定第二预设系数r＝0.2，则该目标支架下一步可移动距离的最大值Dimax为2m*0.2＝0.4m。
步骤3.3：将目标支架进行移动并计算第二目标函数值
根据上一步确定的目标支架移动距离将所有目标支架进行移动，即将.fre文件中所有选定的可移动支架所对应节点的坐标进行修改，使其移动了指定的距离，然后利用PEPS软件对修改后的.fre文件进行计算并得到第二目标函数值。
步骤3.4：将第二目标函数值与第一目标函数值进行比较，若第二目标函数值大于第一目标函数值，则将目标移动距离减半，重复步骤3.3，直到第二目标函数值小于第一目标函数值，则完成一次优化迭代
将第二目标函数值与第一目标函数值进行比较，若第二目标函数值较大，表明当前步长太大，则将所有支架的移动距离减半，修改.fre文件并重新进行计算得到新的第二目标函数值，不断重复上述操作，直到第二目标函数值小于第一目标函数值，则完成本次优化迭代，最终修改后的.fre文件对应着当前的支架位置设计方案。
步骤3.5：重复上述步骤2.2至步骤3.4中的过程，直到完成了指定次数的优化迭代，得到最终的优化后的支架位置设计方案。
以步骤3.4最后得到的支架位置设计方案为基础，重复上述灵敏度计算、目标支架移动的过程并得到新的优化设计方案，直到重复了指定的次数(例如10次)并得到最终的优化后的支架位置设计方案，该方案的管道应力比相比最初的方案一般有一定程度的降低，如果仍然大于1，可以选择进行更多次迭代或者选择在此方案的基础上进行其它方式的修改(例如修改支架的类型)，这里不进行赘述。
本发明实施例提供的管道支架位置优化方法，在根据所需优化目标设定目标函数后，采用基于梯度投影法的管道支架位置优化方法对所述目标函数进行优化，能够对多个目标支架的位置进行协同调整，从而能够提高优化效率，最终得到优化后的支架位置方案，通过本发明能够实现管道支架位置调整的系统性，减少对于设计者经验的依赖，解决了现有的管道支架位置优化方法无法同时对多个支架的位置进行协同调整，难以实现管道支架位置的最优设计的问题。
实施例2：
如图4所示，本实施例提供一种管道支架位置优化装置，用于执行上述管道支架位置优化方法，包括：
目标获取模块41，用于获取管道中各个目标支架；
位置优化模块42，与所述目标设定模块41连接，用于对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，得到优化后的管道支架位置。
可选地，目标获取模块41包括：
获取单元，用于获取管道中的所有可移动支架；
判断单元，用于判断各个可移动支架是否需要进行优化；
确定单元，用于将需要进行优化的可移动支架确定为目标支架。
可选地，目标获取模块41还包括：
范围单元，用于确定各个目标支架的可移动范围。
可选地，位置优化模块42包括：
函数设定单元，用于设定管道支架位置的优化目标，并根据所述优化目标设定管道中所有目标支架的目标函数；
计算单元，与所述函数设定单元连接，用于计算得到所有目标支架在当前位置时的第一目标函数值；
优化单元,与所述计算单元连接，用于基于梯度投影法对各个目标支架位置进行优化，以得到所有目标支架处于优化后位置时的第二目标函数值；
迭代单元，与所述优化单元连接，用于将第二目标函数值与第一目标函数值进行比较，并根据比较结果得到优化后的目标支架位置。
可选地，函数设定单元中，所述管道支架位置的目标函数为管道的最大应力比；
函数设定单元还包括：初始化优化代数；
优化单元具体包括：
灵敏度单元，用于计算每个目标支架位置移动的灵敏度；
距离确定单元，与所述灵敏度单元连接，用于根据每个目标支架位置移动的灵敏度确定每个目标支架的下一步移动距离；
移动单元，与所述距离确定单元连接，用于根据各个目标支架的下一步移动距离来分别移动各个目标支架，并根据移动后的各个目标支架位置计算得到各个目标支架的第二目标函数值；
迭代单元具体包括：
若第二目标函数值大于第一目标函数值，则将每个目标支架的下一步移动距离减半后，作为新的下一步移动距离，并返回移动单元；
若第二目标函数值小于第一目标函数值，则将移动后的各个目标支架位置作为优化后的目标支架位置，并执行输出单元；
输出单元，与所述迭代单元连接，用于将优化代数增加1，若优化代数小于预设阈值，则将优化后的目标支架位置作为新的当前位置，返回计算单元，若优化代数不小于预设阈值，则结束此流程，并得到优化后的管道支架位置。
可选地，灵敏度单元中，计算每个目标支架位置移动的灵敏度，具体包括：
根据以下公式计算每个目标支架位置的灵敏度：
Figure BDA0003542818270000141
其中，
Figure BDA0003542818270000142
为优化目标函数对第i个目标支架移动的灵敏度，f为第一目标函数值，fi为第i个目标支架移动
Figure BDA0003542818270000143
距离后的第三目标函数值，
Figure BDA0003542818270000144
为第i个目标支架的移动距离。
可选地，距离确定单元中，根据每个目标支架位置移动的灵敏度确定每个目标支架的下一步移动距离，具体包括：
对所有目标支架位置进行判断，若第i个目标支架处于最大可移动距离处，且对于第i个目标支架fi<f，则第i个目标支架下一步移动距离为0，否则第i个目标支架下一步移动距离满足以下公式：
Figure BDA0003542818270000151
其中，Di为第i个目标支架的下一步移动距离，α为第一预设系数，
所述第一预设系数的取值为满足以下条件的最大值：
目标支架的下一步移动距离不超出其下一步可移动距离的最大值Dimax；
所述Dimax的取值为目标支架的可移动范围乘以第二预设系数，所述第二预设系数为不大于1的正数。
实施例2提供的管道支架位置优化装置，在根据所需优化目标设定目标函数后，采用基于梯度投影法的管道支架位置优化方法对所述目标函数进行优化，能够对多个支架的位置进行协同调整，提高优化效率，最终得到优化后的支架位置方案，通过本发明能够实现管道支架位置调整的系统性，减少对于设计者经验的依赖，解决了现有的管道支架位置优化方法，无法同时对多个支架的位置进行协同调整，难以实现管道支架位置的最优设计的问题。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种管道支架位置优化方法，其特征在于，包括：
获取管道中各个目标支架；
对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，以得到优化后的管道支架位置。
2.根据权利要求1所述的管道支架位置优化方法，其特征在于，获取管道中各个目标支架，具体包括：
获取管道中的所有可移动支架；
判断各个可移动支架是否需要进行优化；
将需要进行优化的可移动支架确定为目标支架。
3.根据权利要求2所述的管道支架位置优化方法，其特征在于，获取管道中各个目标支架，还包括：
确定各个目标支架的可移动范围。
4.根据权利要求3所述的管道支架位置优化方法，其特征在于，对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，以得到优化后的管道支架位置，具体包括：
S1，设定管道支架位置的优化目标，并根据所述优化目标设定管道中所有目标支架的目标函数；
S2，计算得到所有目标支架在当前位置时的第一目标函数值；
S3,基于梯度投影法对各个目标支架位置进行优化，以得到所有目标支架处于优化后位置时的第二目标函数值；
S4，将第二目标函数值与第一目标函数值进行比较，并根据比较结果得到优化后的目标支架位置。
5.根据权利要求4所述的管道支架位置优化方法，其特征在于，在步骤S1中，所述管道支架位置的目标函数为管道的最大应力比；
步骤S1还包括：初始化优化代数；
步骤S3具体包括：
S31，计算每个目标支架位置移动的灵敏度；
S32，根据每个目标支架位置移动的灵敏度确定每个目标支架的下一步移动距离；
S33，根据各个目标支架的下一步移动距离来分别移动各个目标支架，并根据移动后的各个目标支架位置计算得到各个目标支架的第二目标函数值；
步骤S4具体包括：
若第二目标函数值不小于第一目标函数值，则将每个目标支架的下一步移动距离减半后，作为新的下一步移动距离，并返回步骤S33；
若第二目标函数值小于第一目标函数值，则将移动后的各个目标支架位置作为优化后的目标支架位置，并执行步骤S5；
步骤S5具体包括：将优化代数增加1，若优化代数小于预设阈值，则将优化后的目标支架位置作为新的当前位置，并返回步骤S2；若优化代数大于等于预设阈值，则结束此流程，并得到优化后的管道支架位置。
6.根据权利要求5所述的管道支架位置优化方法，其特征在于，步骤S31中，根据以下公式计算每个目标支架位置的灵敏度：
Figure FDA0003542818260000021
其中，{▽f}i为目标函数对第i个目标支架移动的灵敏度，f为第一目标函数值，fi为第i个目标支架移动
Figure FDA0003542818260000023
距离后的第三目标函数值，
Figure FDA0003542818260000022
为第i个目标支架的移动距离。
7.根据权利要求6所述的管道支架位置优化方法，其特征在于，步骤S32，根据每个目标支架位置移动的灵敏度确定每个目标支架的下一步移动距离，具体包括：
对所有目标支架位置进行判断，若第i个目标支架处于最大可移动距离处，且对于第i个目标支架fi<f，则第i个目标支架下一步移动距离为0，否则第i个目标支架的下一步移动距离满足以下公式：
Figure FDA0003542818260000031
其中，Di为第i个目标支架的下一步移动距离，α为第一预设系数，
所述第一预设系数的取值为满足以下条件的最大值：
目标支架的下一步移动距离不超出其下一步可移动距离的最大值Dimax；
所述Dimax的取值为目标支架的可移动范围乘以第二预设系数，所述第二预设系数为不大于1的正数。
8.一种管道支架位置优化装置，其特征在于，包括：
目标获取模块，用于获取管道中各个目标支架；
位置优化模块，与所述目标获取模块连接，用于对所有目标支架的位置进行协同调整以满足管道支架位置的优化目标，以得到优化后的管道支架位置。
9.根据权利要求8所述的管道支架位置优化装置，其特征在于，所述目标获取模块具体包括：
获取单元，用于获取管道中的所有可移动支架；
判断单元，与所述获取单元连接，用于判断各个可移动支架是否需要进行优化；
确定单元，与所述判断单元连接，用于将判断单元判断出的需要进行优化的可移动支架确定为目标支架。
10.根据权利要求8所述的管道支架位置优化装置，其特征在于，所述位置优化模块具体包括：
函数设定单元，用于设定管道支架位置的优化目标，并根据所述优化目标设定管道中所有目标支架的目标函数；
计算单元，与所述函数设定单元连接，用于计算得到所有目标支架在当前位置时的第一目标函数值；
优化单元,与所述计算单元连接，用于基于梯度投影法对各个目标支架位置进行优化，以得到所有目标支架处于优化后位置时的第二目标函数值；
迭代单元，与所述优化单元连接，用于将第二目标函数值与第一目标函数值进行比较，并根据比较结果得到优化后的目标支架位置。
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