结构力学优化算法：禁忌搜索(TS)：结构力学优化中的多目标禁忌搜索_2024-08-08_05-56-27.Tex

结构力学优化算法：禁忌搜索(TS)：结构力学优化中的多目标禁忌搜索

引言

结构力学优化的重要性

在工程设计领域，结构力学优化扮演着至关重要的角色。它不仅能够帮助工程师设计出更安全、更经济、更环保的结构，还能在满足各种约束条件的同时，提升结构的性能。结构力学优化的目标通常包括最小化结构的重量、成本，最大化结构的稳定性、强度，以及减少结构的应力、应变等。在多目标优化场景下，这些目标往往相互冲突，需要寻找一个平衡点，以达到整体最优。

禁忌搜索算法的起源与应用

禁忌搜索（Tabu Search, TS）算法由美国运筹学家Fred Glover于1986年提出，是一种基于局部搜索的元启发式算法。TS算法通过引入“禁忌”机制，避免了局部搜索中容易陷入局部最优的缺陷，能够有效地探索解空间，寻找全局最优解。在结构力学优化中，TS算法被广泛应用于解决多目标优化问题，如桥梁、建筑、飞机等结构的设计优化。

算法原理

TS算法的核心思想是通过记忆和学习机制，避免重复搜索已经探索过的解，同时鼓励探索新的解。算法在搜索过程中，会建立一个“禁忌表”，记录近期搜索过的解或解的某些特征，以防止算法在这些解上重复搜索。同时，算法还允许在某些条件下“打破禁忌”，以避免过早收敛。

应用示例

假设我们正在设计一座桥梁，目标是最小化桥梁的重量和成本，同时保证桥梁的稳定性。我们可以使用TS算法来寻找一个平衡点，即在满足稳定性要求的前提下，尽可能减少重量和成本。</