基于MATLAB优化工具箱车床主轴优化设计

为了解决复杂的优化问题,提出了使用MATLAB优化工具箱处理优化问题的方法。主要介绍了基于优化工具箱求解非线性问题的步骤和方法,最后给出车床主轴优化实例,验证MATLAB优化工具箱在求解复杂优化约束中的方便、简单、有效性,对使用优化工具箱解决复杂优化问题具有重要的参考价值。     

运用系统工程方法处理复杂布局问题

复杂布局问题属布局方案设计问题是复杂工程系统 ,应用领域广泛。虽然经典优化方法一直是求解此类问题的重要方法 ,但是求解很困难。因此 ,需要研究求解复杂布局问题的新途径和新方法 ,系统科学的发展给我们提供了这个可能。本文讨论了应用系统工程方法求解复杂布局问题的思路和方法     

机械优化设计的 Hopfield 神经网络算法

迄今为止,Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络主要应用于线性规划、组合优化等问题的求解,在机械优化设计领域的应用尚不多见。本文阐述了Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络求解机械优化问题的基本原理,探讨了其在机械约束优化问题求解中的适用性。计算实例表明,Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络应用于机械优化设计领域是有效的,特别适合于大规模复杂机械系统优化问题的求解。     

考虑关节动力学优化的机器人复杂轨迹规划

考虑到关节型机器人工作时关节力矩变化对工作质量的影响,针对机器人复杂工作中各关节受力平稳性控制问题,本文提出改进直接配点法优化求解复杂轨迹上机器人关节动力学问题。在对机器人动力学模型进行分析的基础上,使用直接配点法将沿复杂轨迹运动的机器人动力学优化求解问题转化为非线性方程组的多目标优化求解问题,并采用序列二次规划算法求解;针对方程组中高度非凸函数极值求解过程中对初值敏感的问题,采用线性二次调节器为序列二次规划算法提供迭代初值。理论分析和数值仿真结果表明:提出的算法可保证机器人各关节在复杂轨迹上力矩、角度及角速度变化平缓,稳定工作质量,同时也能更合理地控制机器人工作时的能耗水平。     

机械结构分层优化技术研究进展

复杂机械结构优化设计一般表现为多目标、多约束、多参数的优化问题,所以复杂结构优化设计过程通常存在计算复杂、不易收敛等困难。分层优化技术是复杂结构优化设计的一种有效途径,通过将优化问题中复杂的约束、设计变量以及功能目标合理分解为若干子层问题进行求解,然后通过协调得到复杂机械结构整体优化问题的结果。文章对机械结构分层优化技术的理论、应用研究现状进行了总结并探讨了其关键技术环节及发展趋势。     

复杂工程系统的合理分解、灵敏度分析和优化设计

本文介绍一种适合于求解复杂工程系统的“分解——协调”优化方法。基本思想是把一个复杂工程系统分解成一系列容易求解的子系统,子系统之间的耦合由上下层之间的输入和输出量的灵敏度来协调,各子系统可根据自身的问题性质采用相应的优化方法来求解。该方法不仅适用于求解单学科的大型工程系统,而且适用于求解由多学科耦合的复杂工程系统,如果采用分散的计算机网络或并行处理器进行工作,这就与典型的工程设计组织形式相一致。该方法是在CAD环境下解决复杂工程系统优化设计问题的一种颇有前途的方法。     

多学科设计优化方法的研究及其优化系统的构建

为提高对复杂系统的优化设计效率,构建了针对复杂系统的多学科工程设计优化系统MEDOS.MEDOS系统主要由用户界面、驱动系统、前处理、算法库、数据库及后处理模块组成.MEDOS系统能够对复杂系统进行分解、建模,调用相应的通用算法和专用算法完成优化设计,不仅能够求解一般的工程优化问题,而且对于涉及离散、随机的优化问题也有很强的求解能力,具有友好的用户界面,为应用多学科设计优化方法提供了便利.     

时滞约束系统的神经动态优化模型预测控制

将时滞约束系统的模型预测控制优化问题描述为一个带约束的二次规划问题进行处理,并采用一个对偶神经网络进行在线求解。该神经动态优化方法充分发挥了神经网络并行、分布式处理的优点,优化速度快,能够用来求解各种复杂的带约束优化问题。实验研究表明,该方法具有较高的优化精度和优化速度,提高了模型预测控制的在线优化能力,能够扩展模型预测控制的应用领域。     

杆组分析法在机械优化设计中的应用

本文用杆组分析法运用于含有Ⅲ级杆组的复杂的机构优化设计，解决了迭代法求解优化模型的算法在复杂机构中易于发散的问题。     

基于改进蚁群算法的FMS工艺路线优化配置

针对基于CON模型的FMS工艺路线优化问题提出了一种改进的蚁群算法.蚁群算法的特点表明它适合于求解FMS工艺路线优化配置这类非线性约束复杂优化问题.本文充分利用了蚁群算法在求解该类问题方面的优势,通过融合了网格法的蚁群算法实现了将蚁群算法用于求解多变量连续函数优化问题.针对蚁群算法自身存在的容易陷入局部最优等问题,提出了引入交叉算子来改进算法的性能.     

正铲液压挖掘机三副摇杆工作机构的超多目标优化设计

为解决液压挖掘机工作机构的超多目标优化难题,以新型三副摇杆正铲挖掘机构为研究对象、开展基于超多目标进化算法的优化设计研究。以三副摇杆工作机构的功能特点和正铲挖掘机的挖掘力、推压力、挖掘图谱指标等性能指标为目标函数建立其约束超多目标优化模型。通过引入自适应旋转模拟二进制交叉算子,提出一种改进的约束超多目标进化算法,增强算法处理复杂约束优化问题的能力,并在标准测试函数集中进行验证。将改进算法应用于70 t级液压挖掘机三副摇杆工作机构优化实例中,并与当前最先进的8种约束多目标进化算法进行比较研究,验证所提出算法的有效性。最后基于理想解法从得到的非支配解集中筛选出满意度最高的三副摇杆工作机构设计方案,并与现有经典机型方案的性能参数进行比较。优化结果表明：提出的算法在挖掘机工作机构优化中相比于其他进化算法具有明显优势,能得到极具竞争力的三副摇杆工作机构优化方案。     

管道清灰机器人操作臂优化设计模型的建立

为使管道清灰机器人操作臂机构的优化设计过程简化,经分析管道清灰机器人操作臂的特点,将其分解为六连杆转斗机构和举升机构两大功能相对独立的子机构。通过选取对操作臂性能影响最大的初始铲取位置时的传动比的倒数为目标函数,以边界约束、性能约束、运动协调性约束、油缸稳定性约束等为条件,建立了管道清灰机器人操作臂优化设计数学模型。应用Matlab/Simulink软件编制了优化计算程序,分析得到了管道清灰机器人操作臂的优化尺寸参数。为管道清灰机器人的整体优化提供了思路,同时,为今后此类六杆机构的设计提供一定的理论依据和方法。     

基于拓扑优化方法的大型液压挖掘机斗杆新型结构

以斗杆结构强度为基准,采用结构优化的方法,设计了大型液压挖掘机正铲工作装置斗杆新结构。采用离散元方法,构建矿山岩石模型,获得铲斗挖掘阻力;采用多体动力学方法,搭建大型液压挖掘机正铲工作装置刚柔耦合动力学模型,获得挖掘机斗杆挖掘工况斗杆动态载荷,并对斗杆进行动态结构强度分析;采用SIMP插值函数的变密度拓扑优化方法,在有限元中对斗杆结构进行拓扑优化设计,获得大型液压挖掘机正铲工作装置新型斗杆结构;对新型斗杆结构进行动态结构强度分析,斗杆结构强度保持原有水平。研究结果表明,通过拓扑优化后得到的新型斗杆,结构强度与类比设计一致,但质量减小。     

电解多功能天车系统优化

350 kA系列电解多功能天车在设计及安装过程中没有充分考虑电解实际生产,因此在生产运行中出现了许多制约其作用发挥的问题,如清理铲系统由于大、小车轨道没有吹灰装置,降低了设备使用率,通过对原系统中清理铲的限位及绝缘护套进行改造和优化,安装大小车轨道吹灰装置,使多功能天车的系统功能得以优化,在生产中能更好的发挥其功用。     

装载机智能减阻铲装控制策略及实验研究

为了降低装载机铲装作业时因轮胎滑转而造成的功率损失,提出了一种以破坏物料致密性为基础的智能减阻铲装控制策略.基于理论分析明确了装载机铲装时的作业阻力形成机理,确立了通过自动提升动臂来破坏密实核以达到减阻插入的新思路.提出了基于现有液压系统的改进方案,并设计了基于轮速差值的装载机智能减阻铲装控制策略.后续铲装实验证明,该...     

挖掘机臂杆长度的运动学优化

机械的运动优化应先于动力优化实施，但运动优化目标函数难以确定，因此应用较少，挖掘机是一种仿生工程机械，工作对铲斗应能在工作空间中沿任意路径迅速移动，基于矩阵奇异值分解建立的，运动能力准则可以较准确地衡量护斗参考点沿任意方向快速运动的能力，并由此得到挖掘机动臂和斗杆的最优长度比。     

Multiobjective trajectory optimization of intelligent electro-hydraulic shovel

Multiobjective trajectory planning is still face challenges due to certain practical requirements and multiple contradicting objectives optimized simultaneously. In this paper, a multiobjective trajectory optimization approach that sets energy consumption, execution time, and excavation volume as the objective functions is presented for the electro-hydraulic shovel (EHS). The proposed cubic polynomial S-curve is employed to plan the crowd and hoist speed of EHS. Then, a novel hybrid constrained multiobjective evolutionary algorithm based on decomposition is proposed to deal with this constrained multiobjective optimization problem. The normalization of objectives is introduced to minimize the unfavorable effect of orders of magnitude. A novel hybrid constraint handling approach based on ε-constraint and the adaptive penalty function method is utilized to discover infeasible solution information and improve population diversity. Finally, the entropy weight technique for order preference by similarity to an ideal solution method is used to select the most satisfied solution from the Pareto optimal set. The performance of the proposed strategy is validated and analyzed by a series of simulation and experimental studies. Results show that the proposed approach can provide the high-quality Pareto optimal solutions and outperforms other trajectory optimization schemes investigated in this article.     

QUADRATIC OPTIMIZATION METHOD AND ITS APPLICATION ON OPTIMIZING MECHANISM PARAMETER

In order that the mechanism designed meets the requirements of kinematics with optimal dynamics behaviors, a quadratic optimization method is proposed based on the different characteristics of kinematic and dynamic optimization. This method includes two steps of optimization, that is, kinematic and dynamic optimization. Meanwhile, it uses the results of the kinematic optimization as the constraint equations of dynamic optimization. This method is used in the parameters optimization of transplanting mechanism with elliptic planetary gears of high-speed rice seedling transplanter with remarkable significance. The parameters spectrum, which meets to the kinematic requirements, is obtained through visualized human-computer interactions in the kinematics optimization, and the optimal parameters are obtained based on improved genetic algorithm in dynamic optimization. In the dynamic optimization, the objective function is chosen as the optimal dynamic behavior and the constraint equations are from the results of the kinematic optimization. This method is suitable for multi-objective optimization when both the kinematic and dynamic performances act as objective functions.     

基于带权重遗传算法的工程变幅机构优化设计

变幅机构是工程机械的关键,仔细分析了中联重科49 m混凝土泵车的变幅机构,建立了其6节点等效模型.在此基础上,分析了变幅油缸的受力情况,指出对变幅机构的设计应保证变幅油缸受到的压力及压力的变化都尽可能小.为此,提出采用带权重的遗传算法对变幅机构进行优化设计,将各优化目标对变幅机构的影响程度考虑到适应度函数中.仿真分析证明了所提出优化算法的有效性.     

应用遗传算法的塔机起升机构模糊优化设计

针对塔式起重机起升机构的设计实例，考虑到设计参数取值的不确定性，在满足承载能力和传动比分配要求条件下，以起升机构的减速器中心距最小为优化目标，建立了该问题的模糊优化设计的数学模型。由于传统的优化方法存在着求解过程复杂和寻优过程容易陷入局部最优解的问题，故应用matlab遗传算法工具箱寻求问题最优解，使求解过程得到简化，能可靠地获得全局最优解。