基于NSGA-Ⅱ算法任意分布参数刨链啮合运动精度可靠性稳健设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术和稳健设计方法相结合,讨论了具有任意分布参数的刨煤机刨链与链轮运动精度可靠性稳健设计问题,提出了可靠性稳健设计的数值计算方法,在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,采用NSGA-Ⅱ算法编制计算机程序实现刨链啮合运动精度可靠性稳健优化设计,基于所建立的刨链啮合运动模型,给出运动机构的稳健优化设计实例,验证该方法能够准确得到刨链啮合运动机构的设计信息。     

基于非概率模型的稳健可靠性优化设计方法及应用

针对具有不确定性的可靠性优化设计问题,基于非概率可靠性理论,结合稳健设计方法,提出了基于非概率模型的稳健可靠性优化设计方法。该方法只需知道不确定参数的边界,无需知道其概率分布形式。构造了2层优化数学模型,顶层优化问题是原有稳健优化的数学模型,只是添加了一个非概率可靠性指标约束,底层优化问题仅仅是用来确定可靠性指标的值。旨在使机械零部件在满足可靠性要求的前提下,其目标函数和稳健性达到协调最优。最后讨论了楔块式单向超越离合器的稳健可靠性优化设计问题。     

稳健设计法在抓斗优化设计中的应用

稳健设计就是要使产品在一些参数值发生微小的变动时仍能保证其质量特性稳定在允许范围内的一种工程方法。将稳健设计应用到抓斗的优化设计中,给出了稳健优化模型,并将稳健优化计算结果与传统的确定性优化设计的结果进行了对比。     

补偿滑轮组变幅机构的可靠性稳健优化设计

在变幅机构水平位移补偿系统设计中考虑载荷、结构尺寸等不确定因素的影响,将可靠性优化理论、可靠性灵敏度分析与稳健设计方法相结合,讨论补偿滑轮组变幅机构可靠性稳健优化设计问题。把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健优化设计转化为满足可靠性要求的多目标优化问题,利用相容决策支持问题法进行求解。     

基于层次分析法的齿轮减速器多目标优化设计

针对ZQ型齿轮减速器体积和结构尺寸较大、承载能力低、寿命短等问题,提出了一种以轮齿强度为可靠性约束条件,同时考虑中心距和转动惯量最小、且重合度更大的多目标优化设计方法。通过运用层次分析法确定各分目标函数之间的权重系数和利用MATLAB优化工具箱中的序列二次规划法对优化设计模型进行求解。通过实例计算,得到了更加合理的优化设计参数,证明了该方法在减速器优化设计中的合理性、可行性。     

瓦斯抽放钻机动力头传动系统的多目标优化设计研究

建立了钻机动力头齿轮系的多目标优化设计数学模型。分别以齿轮系最后一级齿间最小油膜厚度最大、齿轮传动体积和最小为分目标,采用目标规划法建立统一目标函数,取齿轮的模数、齿宽和齿数为设计变量,且等效转动惯量最小原则下的传动比为约束条件,运用MATLAB进行遗传算法优化计算。结果表明,该方法简便有效。     

应用动态规划法确定露天开采优化境界

本文论述了用动态规划法求解露天矿最优开采境界的多阶段决策问题,这是系统工程理论引入矿山设计领域的又一现实,是实现露天矿优化设计的重要组成部分。该规划问题是以开采后所得总盈利最大为目标函数,以满足稳定边坡角和开采顺序为约束条件。文中通过引例详尽地介绍了算法的基本原理及实现过程。     

考虑磨损问题的圆柱齿轮减速器多目标可靠优化

将应力和强度等均视为随机变量,综合考虑斜齿圆柱齿轮减速器结构紧凑和摩擦磨损等问题,以机构的体积和磨损量最小为目标函数,建立有别于现有模型的多目标可靠性优化设计模型。在简要介绍MATLAB优化工具箱中的序列二次规划法后,采用该算法求出设计结果。     

基于灵敏度分析的无极绳连续牵引车传动系统的可靠性优化设计

建立了基于灵敏度分析的连续牵引车封闭行星齿轮传动的稳健可靠性优化设计模型,包括设计变量、目标函数和约束条件的建立。运用遗传算法,通过Matlab求得封闭行星齿轮的稳健可靠解,并对结果进行了分析。     

集成软件平台下的挖掘机动臂优化设计

在挖掘机动臂设计过程中,由于多种软件之间数据转化困难,缺乏集成优化设计平台,导致设计过程需要反复试算,效率很低。因此,成功搭建了包括ANSYS、HyperMesh、UG、iSIGHT的集成软件平台,完成了不同软件之间的数据自动交换,解决了集成平台数据接口难题。以挖掘机动臂轻量化作为目标,对动臂进行了优化设计。采用优化拉丁方法进行了试验设计,并根据试验设计结果,用Pareto方法筛选出对目标影响显著的优化变量。利用多岛遗传算法以及序列二次规划法,对动臂优化模型以质量最小为目标进行了优化设计,使得挖掘机动臂质量下降15%,优化效果显著。集成平台方法为解决挖掘机动臂优化以及类似问题提供了一种新的解决方案。     

采煤机摇臂传动系统可靠性稳健优化设计

采煤机摇臂传动系统为采煤机的关键动力传递部件。以MG300/700-WD型采煤机摇臂传动系统为研究对象,根据实际工况建立了系统的有限元模型,利用Matlab软件对传动系统进行了非线性动力学特性分析,得到了系统危险部位的应力谱。在此基础上对摇臂传动系统进行了疲劳分析,建立了摇臂传动系统疲劳寿命可靠性模型。依据可靠性理论,采用四阶矩法对摇臂传动系统进行可靠性及可靠性灵敏度分析,分析了系统结构参数对系统可靠性的影响程度。对于摇臂传动系统疲劳寿命敏感的结构参数,进行了可靠性稳健优化设计,与单目标优化方法进行对比,并针对优化结果使用蒙特卡洛模拟的方法对可靠性进行了验证。结果表明,对采煤机摇臂传动系统进行可靠性稳健优化设计是一种实用、有效的方法。     

基于物理规划的铝热连轧多目标轧制规程优化

针对铝热连轧轧制规程多目标优化中综合目标函数权值难以确定的问题, 运用基于物理规划的多目标优化方法, 并以萤火虫智能算法为基础, 选取等功率裕量、轧制总能耗、末机架板型良好及各机架打滑因子为目标函数, 进行优化计算。物理规划使设计者以一种更加灵活的方式完成目标函数的权值分配, 然后通过萤火虫智能算法对综合目标函数进行优化计算。结果表明 不同的设计偏好能有效反映设计者的意愿, 从而产生偏向不同重点的轧制规程。     

基于VB的V带传动设计系统的开发

为了提高V带传动设计效率,分析了传统设计中的图表数据特点,提出了普通V带传统设计中有关数据、表格和线图的程序化方法,利用内点惩罚函数法,以VB为编程语言,建立了优化数学模型。使用结果表明,它大大简化了设计过程,缩短了设计周期,具有一定的应用价值。     

新能源电力系统复合储能多目标优化研究

针对当前新能源电力系统复合储能单元的性能不能满足电力系统的发展要求问题,设计基于机会约束规划的新能源电力系统复合储能多目标优化方法。分析光伏发电单元与风力发电单元结构特征,构建了复合能源容量数学模型;分析了当前新能源电力系统运行要求,确定了复合储能优化目标函数;使用机会约束规划技术,完成了目标函数的求解过程。至此,基于机会约束规划的新能源电力系统复合储能多目标优化方法设计完成。构建算例实验环节,实验结果表明:机会约束优化方法可同时完成多个目标的优化过程,进一步提升复合储能单元使用效果。     

基于Clifford代数的露天矿山路径优化算法

露天矿山路径优化问题是指在满足特定物理和经济约束之下,搜索最佳运输线路的组合优化问题,对于降低矿山运营成本具有重要的现实意义。但目前常规的露天矿山路径优化算法,主要从静态的道路有向图网络优化出发,无法实现大规模时变动态网络的高效分析和优化决策。本文以扎哈淖尔露天矿为例,将欧式空间内经典的有向图网络分析方法扩展至Clifford代数空间,建立了节点、有向边以及路径的统一表达,提出了路径几何拓扑连通性和标量约束指标的计算方法,实现了几何拓扑计算和数值最优化求解问题的分离;针对传统静态网络分析方法无法动态表达系统能耗变化的问题,建立了基于时变运输功最小化的路径优化模型,并结合行驶阻力特征给出了时变阻力的计算方法;研究了因路面频繁碾压破坏和周期性维护而导致的滚动阻力系数周期性时变效应,并提出计算时变滚动阻力系数的方法;最后为进一步提高算法收敛效率,提出了两组推论和一组数值计算优化策略对遗传算法的数值计算进行了改进。经多次仿真实验验证,算法能快速收敛于全局最优解,说明了算法对于解决矿山实际路径优化问题可行且有效。其次,几何代数化方法的引入也为传统路径优化问题求解提供了一种有效实现拓扑关系计算和数值计算解耦的新方法,弥补了静态网络无法实现时变动态网络分析的不足,为提高露天矿运输系统大规模路网模型的快速效率,提供了一种全新的求解思路。     

露天矿采矿作业计划的二元整数规划数学模型

在同时考虑边界品位优化和开采顺序优化情况下,为了实现最大化净现值,提出了一种新的基于二元整数规划的露天矿作业计划模型。该模型包含3个部分:(1)实际经济损失;(2)概率分布和平均品位;(3)预期经济损失。通过物理约束将一个矿块的经济损失评估与概率集成在一个二元整数规划模型中。该模型基于最佳加工决策来确定每个时期的最优开采顺序。为了验证提出模型的适用性,对某金矿案例进行了研究分析。结果表明:使用提出模型获取到的开采顺序是切实可行的,该模型可以在合理的时间内得到较高的最优净现值。