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研究生:施育霖
研究生(外文):Shih-Yu Lin
論文名稱:基於格點法之改良式粒子群演算法於滑蓋手機彈簧最佳化設計
論文名稱(外文):A Modified Particle Swarm Optimization Based on Gird Method for Optimization Design of Spring of Slider Phone
指導教授:郭信川郭信川引用關係吳俊仁
指導教授(外文):Hsin-Chuan KuoJeun-Ren Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:系統工程暨造船學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:125
中文關鍵詞:粒子群演算法格點法滑蓋手機彈簧最佳化
外文關鍵詞:Particle Swarm OptimizationGird MethodSpring of Slider PhoneOptimization
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本研究主要在於發展一套族群式最佳化演算法,應用於工程問題之最佳化求解。本演算法是以粒子群演算法為主要架構,並應用格點法以改進粒子群搜尋過程之效率。
為驗證本演算法,本文選擇11個標竿函數,含可分離函數與不可分離函數,且這些函數特性之極值包括單一極值及多極值等。為顯示本演算法對函數維度個數變化之執行效率,本文分別探討函數30維、50維及100維變數之求解。
由於函數求解之難易度與其是否為分離式或非分離式型態有密切關聯,本文引用灰色理論以判斷所求解問題變數間的交互強度。為作進一步突顯本方法之可行性,本文先以兩個工程實例進行運算求解驗證。
最後,本文將所發展之演算法用於滑蓋手機彈簧參數之最佳化設計。計算過程中是以ANSYS有限元素軟體進行應力數值計算分析,期望藉著本演算法以求解機件設計變數,以改善機件最大應力集中現象。

In this research, a numerical population-based optimization algorithm is developed for optimization problems, the algorithm is established based on the particle swarm optimization incorporated with the grid method.
To verify the proposed algorithm, we selected 11 benchmark functions, with variables interacted or non- interacted. Meantime, there are three different number of dimensions for each tested functions are considered, they are 30, 50 and 100 respectively. The results obtained by the proposed method are shown much improved than those from the particle swarm optimization.
Further, two engineering optimization design problems, a complicated gear problem and a plane-truss structure problem are solved by the proposed method. The results determined demonstrated the proposed method provide the solutions the same as the best ones obtained by other different approaches.
Finally, an optimization design of springs of a slider cell-phone is designed with 8 variables considered. The proposed method is applied on the mechanism to determine the combination of the eight variables to reduce the stress concentration as much as possible.


摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1研究動機及目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方向與論文架構 9
第二章 改良式粒子群演算法 12
2.1 粒子群演算法 12
2.1.1 PSO速度更新模式 13
2.1.2 模擬PSO搜尋過程 17
2.2迭代式格點法 18
2.2.1格點法 18
2.2.2迭代式格點法流程步驟 21
2.2.3模擬迭代式格點法搜尋過程 22
2.3改良式粒子群演算法 24
第三章 標竿函數問題測試與結果討論 28
3.1標竿問題敘述 28
3.2 可分離與不可分離問題之檢視 39
3.2.1可分離與不可分離問題之圖形觀測 39
3.2.2可分離與不可分離問題之灰關聯度判定 45
3.3 改良式粒子群演算法與粒子群演算法性能測試與比較 56
3.4 小結 64
第四章 工程與結構最佳化之應用 67
4.1複式齒輪系最佳化問題 67
4.2 10桿桁架設計最佳化問題 71
4.3 小結 78
第五章 滑蓋手機彈簧最佳化設計 80
5.1滑蓋手機彈簧介紹 81
5.2結構力學基本理論 83
5.2.1 控制方程式 83
5.2.2 有限元素法 85
5.2.3有限元素法分析步驟 86
5.2.4 非線性分析 88
5.2.5 von Mises破壞準則 90
5.3接觸分析理論 91
5.3.1 接觸分析 91
5.3.2 接觸演算法 92
5.4模擬分析及實驗比對 94
5.4.1滑蓋彈簧之有限元素模型建立與分析 95
5.4.2模擬分析結果與實驗比對 98
5.5滑蓋手機彈簧可分離與不可分離問題判定 102
5.6滑蓋手機彈簧幾何形狀設計最佳化 104
5.6.1最佳化設計與分析流程 105
5.6.2滑蓋手機彈簧幾何最佳化設計(Ⅰ)之結果與討論 107
5.6.3滑蓋手機彈簧幾何最佳化設計(Ⅱ)之結果與討論 111
5.7結果討論 115
第六章 結論與未來展望 117
6.1結論 117
6.2未來展望 118
參考文獻 120


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