汽车发动机配气凸轮型线优化设计

本文提出了配气凸轮型线优化设计的新方法,用富里叶级数作为凸轮升程的基本曲线,在目标函数和约束方程中包括了对凸轮型线的主要要求。用本方法设计的凸轮型线丰满系数大,配气机构的振动小,对6102Q型柴油机配气凸轮进行改进设计,可在丰满系数提高近10％时,气门弹簧预紧力减小23％。     

天然气发动机配气凸轮型线的改进设计

利用AEXCITE TIMING DRIVE软件,建立某四气门天然气发动机运动学和动力学模型,对原有发动机配气机构进行性能分析,发现了原机配气机构存在丰满系数小、落座冲击大、接触应力过大、有轻微反跳和飞脱问题.通过改进设计凸轮型线的缓冲段和工作段型线,模拟结果表明,进气门丰满系数从原机的0.56增加到0.58,排气门丰满系数从0.53增加到0.57,增加了发动机的充气性能,同时也解决了气门落座冲击大、反跳问题,减少了凸轮与挺柱间的接触应力.发动机性能试验结果表明,改进设计后的配气机构同时也改善了发动机的动力性能,提高了功率和转矩.     

内燃机顶置配气凸轮型线的设计

设计顶置凸轮机构配气凸轮时,将气门理论运动函数的最大速度点和最大加速度点确定在理想的位置上,可有效地控制加速度曲线的基本形状,并提高了气门升程的丰满系数.然后根据气门和凸轮的几何传动关系,将确定的气门理论运动函数转化为对应的凸轮升程数据.凸轮设计和试验表明,这种设计方法是可行的,新设计的配气凸轮在改善发动机进气性能方面取得了一定的进展.     

多体系统动力学在配气凸轮型线改进设计中的应用

介绍了运用多体系统动力学进行配气机构运动学和动力学特性仿真的方法,并对4102QB发动机的下置式配气机构进行了分析,发现其凸轮型线有待进一步优化.采用4种不同参数的低次分段组合Ⅰ型凸轮型线、两种高次多项式型线和复合摆线设计了7种型线,并将其运用于该配气机构的多体系统动力学模型中.通过分析比较,找出了较为理想的凸轮型线.     

内燃机顶置配气凸轮型线的设计

设计顶置凸轮机构配气凸轮时,将气门理论运动函数的最大速度点和最大加速度点确定在理想的位置上,可有效地控制加速度曲线的基本形状,并提高了气门升程的丰满系数．然后根据气门和凸轮的几何传动关系,将确定的气门理论运动函数转化为对应的凸轮升程数据．凸轮设计和试验表明：这种设计方法是可行的,新设计的配气凸轮在改善发动机进气性能方面取得了一定的进展．     

高次方凸轮型线的优化设计

在整体式的函数凸轮型线中,高次方凸轮是目前应用较广的一种。当高次方凸轮的项数增加到七项以上,项数的增加对特征参数的影响不大,但会大大增加设计、计算、加工的工作量。在这里采用五项式的高次方凸轮进行型线的优化设计,优化时主要分析了各常数项对凸轮型线的丰满系数、凸轮最小曲率半径、最高速度、最大正加速度和最大负加速度的绝对值等参数的影响规律,使优化后的凸轮性能达到最优。     

柴油机配气机构动力学建模与分析

发动机配气机构有限元分析作为基础试验的重要支撑,在现代机械设计中非常必要. 以直列四缸柴油机配气机构性能优化设计为研究目标,系统计算与确定柴油机热力学与动力学关键参数. 首先采用多体动力学方法建立配气机构动力学模型,计算静应力有限元分析结果,得出零部件动力学模型中的模块参数. 然后利用Sharp 3D软件对配气机构进行动力学分析,基于分析参数进行配气机构凸轮轴强度分析优化. 最后通过有限单元分析功能,对主要的零部件进行力学分析. 结果表明:对配气机构动力学模型的分析结果可靠,有利于柴油机配气机构动力学设计和性能参数的改进与优化.     

直动从动件平面移动凸轮机构的动力学优化设计

为了消除移动凸轮机构传动不平稳性,提出一种新的平面移动凸轮廓线优化设计方法。以减小最大压力角,降低机构的驱动阻力为优化目标,通过建立直动从动件平面移动凸轮机构的优化数学模型,对凸轮轮廓曲线的形状进行了优化设计.对优化的凸轮机构动力学特性进行了仿真分析。结果表明:凸轮机构优化后较优化前,机构的最大压力角减小了10.31°,最大驱动阻力下降了38.5%,验证了移动平面凸轮机构优化设计方法的可行性。     

基于动力学性能优化的叉车减震垫检测机构设计

为研制用于检测叉车减震垫性能的机械装置,基于机构工作目标和动力学特性,采用优化设计的方法,通过对机构中构件的质量和形状等进行优化设计以降低其运转时产生的惯性力.以满足机构工作特性及机构性能指标为优化设计的基础,以降低机构激振力为目标,建立以检测机构动力学、结构参数以及机构工作性能为基础的优化计算模型,确定机构优化设计的目标函数,为自主研制开发实用、高效与可持续发展的减震垫性能检测装置提供了理论基础.     

配气机构的多体系统动力学分析

运用多体系统动力学的原理来模拟配气机构的运动学和动力学特性 ,讨论了配气机构多体系统动力学建模和分析的方法 .由于配气机构中的柔体多是细长零件 ,可采用有限段的方法建立其模型 ,其它零件如凸轮、气门头等视为刚体 ,再施加上约束、力和运动激励之后即完成了整个系统模型的建立 .其动力学方程可采用拉格朗日乘子法建立 .作为一个应用实例 ,对云南内燃机股份有限公司生产的 4 10 0QB发动机的配气机构进行了建模分析 ,结果表明该机构的运行情况良好 ,但气门的通过能力以及凸轮 挺柱副的润滑效果有待进一步提高     

基于移动最小二乘法和粒子群算法的优化算法

针对复杂电磁装置优化问题中目标函数计算次数过多的问题，提出了一种基于移动最小二乘法（MLS）和粒子群优化算法（PSO）的快速全局优化方法.该方法利用基于MLS的表面响应模型，重构原始的优化问题，采用加权PSO算法对重构后的目标函数进行寻优，再使用拟牛顿法，对原优化问题直接寻优，从而得到优化问题最终的最优解，并对基准测试函数和实际电磁装置问题进行优化计算.结果表明，与加权PSO相比，该算法能找到优化问题的全局最优解，并能有效的减少目标函数的计算次数，节省了计算时间，提高了计算效率.     

基于对称交替方向乘子法的单列车最优运行控制

作为高铁系统研究的重点问题之一,列车运行控制在降低列车运行能耗以及提升铁路运营效率等方面具有重要的意义。针对单列车在多个站点间的运行控制问题,提出一种基于对称交替方向乘子法的单列车最优运行控制方案。以旅客乘坐舒适度、列车运行能耗以及列车准点到站作为优化目标,将列车运行动力学方程、站点发车时间、列车运行速度和列车牵引力限制等作为约束条件,构建了列车最优运行控制模型。在对称交替方向乘子法的框架下,将原最优控制问题转化成为2个独立的子问题,并引入交替求解的机制,获得原问题的最优解。数值仿真表明对称交替方向乘子法相比交替方向乘子法能够在较少迭代步数内求解获得列车的最优控制序列,验证了算法的有效性。     

一种求解有约全局优化问题的新型混合方法

通过将模拟退火算法与非线性规划神经网络适当结合，本文提出一种求解有约束全局优化问题的新型混合方法．为了使该方法尽可能保持一般模拟退火算法通用性强的优点，在每一次迭代中不是采用非线性规划神经网络直接求原问题的局部最优解，而是通过求解一个辅助优化问题得到原问题的可行解．数值计算结果表明，与使用罚函数方法处理约束的模拟退火算法相比，本文提出的混合方法不仅可靠性高，而且可以显著地提高计算效率．     

基于PSO-ConvK卷积神经网络的肺部肿瘤图像识别

针对卷积核随机初始化以及梯度下降法训练卷积神经网络易陷入局部最值问题,提出粒子群算法优化卷积核(particle swarm optimization-convolution kernel, PSO-ConvK)的图像识别方法。使用参数迁移法构造卷积神经网络,并提取卷积核,利用PSO不断更新粒子的速度和位置,寻找全局最优值以初始化卷积核,将其传递到卷积神经网络,用肺部肿瘤数据训练卷积神经网络,结合梯度下降法修正网络权重,使得PSO算法的全局优化能力与梯度下降法的局部搜索能力相结合。试验通过批次大小、迭代次数以及网络层数3个角度验证方法的有效性,并与高斯函数优化卷积核进行对比。结果显示, PSO优化卷积核的识别率始终高于随机化卷积核和高斯卷积核,识别率最终达到98.3%,具有一定的可行性和优越性。     

NSGA Ⅱ based multi-objective homing trajectory planning of parafoil system

Homing trajectory planning is a core task of autonomous homing of parafoil system.This work analyzes and establishes a simplified kinematic mathematical model,and regards the homing trajectory planning problem as a kind of multi-objective optimization problem.Being different from traditional ways of transforming the multi-objective optimization into a single objective optimization by weighting factors,this work applies an improved non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ(NSGA Ⅱ) to solve it directly by means of optimizing multi-objective functions simultaneously.In the improved NSGA Ⅱ,the chaos initialization and a crowding distance based population trimming method were introduced to overcome the prematurity of population,the penalty function was used in handling constraints,and the optimal solution was selected according to the method of fuzzy set theory.Simulation results of three different schemes designed according to various practical engineering requirements show that the improved NSGA Ⅱ can effectively obtain the Pareto optimal solution set under different weighting with outstanding convergence and stability,and provide a new train of thoughts to design homing trajectory of parafoil system.     

考虑满载率均衡的城市轨道交通直通运营开行方案优化

为了优化城市轨道交通直通运营的开行方案,分析了城市轨道交通直通运营的运营组织方法,划分了直通运营条件下乘客OD类型,提出了直通运营条件下的列车满载率不均衡系数的计算方法;加入了对列车多编组以及满载率不均衡性的考虑,以直通运营区间范围、不同列车发车频率、不同列车编组为决策变量,以最小化乘客出行成本、企业运营成本以及满载率不均衡系数为目标,构建了直通运营条件下城市轨道交通列车开行方案优化模型,设计了混合编码的遗传算法进行求解;以北京地铁房山线与9号线为例,研究了高峰时段和平峰时段最优的城市轨道交通直通运营开行方案,对比分析了直通运营与独立运营模式下的区间满载率等运营指标,探究了不同目标权重对最优解及优化结果的影响。结果表明：在高峰时段,与独立运营模式相比,直通运营模式在不改变列车编组的条件下,优化效果达到了12.85%;在平峰时段,开行多编组的列车可以有效地提高全线的满载率均衡性;最后通过权重分析发现随着乘客服务水平权重下降、运营企业成本权重上升,直通列车的发车频率下降,直通运营区段逐渐变小,开通直通运营列车的效果逐渐变差。     

考虑列车混行的运行调度一体化优化方法

研究考虑列车混行的运行-调度一体化优化方法.通过对再生制动能量的利用,将列车的运行与调度联系起来,建立以能耗最优为目标的列车运行-调度一体化优化模型.考虑不同速度等级列车之间的追踪间隔和越行行为,确保在列车行车安全的情况下,在优化列车运行曲线的同时优化列车时刻表,实现线路上运行能耗的全局最优.采用粒子群算法对模型进行求解,获得不同速度列车的运行曲线及时刻表.仿真算例表明,该方法的节能效果明显,不仅可以在运行能耗方面节省9.6%,列车之间的再生能利用也可以达到13.2%,平均每辆车节能可以达到7.6%;采用改进后的再生制动能量利用方法,可以将能量利用在常规方法的基础上提升12.7%.     

基于时间冲击最优的TBM换刀机器人轨迹规划

为了提高隧道掘进机(TBM)换刀机器人的工作效率,减小换刀过程中的运动冲击,提出基于改进型粒子群优化(PSO)算法的轨迹优化方法.采用位姿分离法与关节变量最小策略,对冗余关节机器人进行运动学分析.利用所求的逆解,将目标轨迹由笛卡尔空间映射到关节空间.针对每个关节使用5次NURBS曲线构造冲击连续的关节轨迹,以时间冲击最优构造目标函数,采用改进型PSO算法求解出最优时间序列,完成对轨迹的优化.通过对特定的换刀任务进行轨迹规划,得到各关节的优化轨迹.优化结果表明,提出的轨迹规划方法可以为换刀机器人各关节提供理想的轨迹,具有较强的轨迹跟踪能力.利用5次NURBS插值法与改进型PSO优化算法,可以保证轨迹的时间最短与冲击最小,提高了运行的效率与平稳性.     

一种SH-ResNet模型的换流阀外冷却系统最优化选型方法

为在换流阀外冷却系统设计初期快速选择合理的冷却方式,分析了影响冷却方式选择的当地气候环境和换流站设备条件等因素,构建基于堆叠异构的残差网络（SH-ResNet）模型用于对冷却方式进行分类,模型集成了有监督的分类器与无监督的聚类方法,并将ResNet作为元分类器,深度挖掘输出结果之间的潜在联系。通过研究近年来不同地区站点的气候环境、换流阀冷却系统需求、设备布置情况以及最终设计使用的冷却方式,总计209个样本数据对所提出模型进行训练与评估试验。结果表明:SH-ResNet的分类正确率达到0.97,相较于基础分类器平均提高了11.46%,可见,在样本集较小的情况下该模型保证了其强大的泛化能力,并提高了分类准确度。基于该模型的冷却方式推荐系统交互窗口的设计不仅给予了冷却方式的推荐占比,并可视化特征参数与冷却方式间的联系,为换流阀外冷却系统设计提供了一种最优化选型方法。