旋转式分插机构运动学多目标非劣解群自动寻

针对水稻插秧机分插机构优化过程中的多目标、非线性、交互性、模糊性以及优化结果不唯一等问题,建立了运动学参数的计算模型,通过对插秧性能各要求的模糊化得出各要求的隶属度,同时提出了对干涉的判定方法。在以各隶属度最大化为目标,运用优化算法求得一组较优解的基础上对该组解进行了区间扩张,将区间搜索转换为多目标优化问题,再次运用优化算法并通过 Visual Basic 6.0软件编程实现了自动搜索非劣解群的目的。结果表明：利用该方法可以迅速搜索得到运动学参数的范围,较人机交互优化方法更为快捷、方便,提高优化效率。     

PA-DDS算法在HBV模型参数优化中的应用

影响水文模型预报精度的因素有很多,其中模型参数的优化对模拟结果起到至关重要的作用,目前用于参数优化的方法包括单目标优化和多目标优化两种。随着参数率定方法研究的深入,多目标分析问题越来越受到关注。Pareto存档动态维度搜索(Pareto-Archived Dynamically Dimensioned Search,PA-DDS)作为多目标优化算法,通过在求解过程中动态存储Pareto前沿以防止最优解的丢失,在寻优速度以及解的稳定性方面比较有优势。精英非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)具有寻优速度快、解集收敛性能好等优点,已经成为检验其他多目标优化算法性能的标准;AMALGAM算法通过对四种相关算法分配权重从而实现信息交换同时寻优,解的收敛性能较好。因此本文将PA-DDS算法与AMALGAM算法和精英非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)在收敛性能方面进行了对比,并将非劣解分布的均匀性及解的相似性方面与AMALGAM进行比较,利用尼泊尔巴格玛蒂河流域2005-2011年期间实测洪水日径流过程资料作为HBV模型参数率定系列,运用PA-DDS算法对模型参数进行优化,得出Pareto最优解,并利用2013年5场洪水日径流过程进行模型检验。结果表明:PA-DDS算法比AMALGAM算法能够更快地得到Pareto最优解且解的质量较好,拟合历史洪水平均确定性系数达到0.86,模型预报精度高,表明PA-DDS优化算法在解决多参数多目标优化问题中具有优势。     

高速6—PSS并联机器人参数优化设计

针对高速6-PSS并联机器人尺寸参数多、动态性能复杂等特点,提出一种以工作空间为基础、动力学特性为优化目标的多目标优化方法。首先构建机构运动学方程,并利用拉格朗日法构建动力学模型,对机构的约束条件及工作空间进行分析,确定尺寸参数的搜索范围。然后,分析各个尺寸参数对关键动态性能的影响趋势,综合分析计算结果并提出优化目标函数。最后,通过优化数学模型计算,得到并联机器人尺寸参数最优解。通过仿真验证,对比优化前后驱动力、速度、功率等动态性能参数值,结果表明了优化算法的有效性和正确性,可为高速并联机构的参数设计提供一种有效的优化方法。     

基于混合学习果蝇优化算法的冗余机械臂逆运动学求解

针对常规方法难以有效求解冗余机械臂逆运动学的不足,提出了一种基于改进果蝇优化算法的逆运动学解决方案。改进算法采用线性候选解产生机制,克服了基本果蝇优化算法不能搜索负值空间及无法在指定的区域内均匀搜索的缺陷。通过混合学习嗅觉搜索策略的构建,有效增强并合理平衡算法的全局探索与局部开发。此外,通过视觉实时更新策略的引入,提升了算法的搜索效率及加速了算法的收敛速度。以7自由度冗余机械臂的逆运动学求解为例展开对比试验分析,结果表明所提出算法在寻优速度、精度以及结果稳定性等方面明显优于对比算法,说明该方法能够有效解决冗余机械臂的逆运动学问题。     

椭圆-不完全非圆齿轮行星系取苗机构参数优化

针对椭圆-不完全非圆齿轮行星系蔬菜钵苗取苗机构的参数优化是具有非线性、模糊性、强耦合性的多目标复杂优化问题,建立了该机构的运动学模型及优化目标函数,运用参数导引优化方法,通过Visual Basic可视化平台开发了取苗机构运动学优化软件。应用该优化软件可方便地获得的一组机构参数,通过虚拟仿真可以看出所优化的参数能够满足取苗工作轨迹要求。试验样机进行了取苗试验,验证了取苗机构参数的合理性和有效性。     

基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究

针对3-PPR并联机构位置正解问题,运用螺旋理论计算其自由度,并分析其运动特性,同时通过解析法构建该并联机构的完整运动学逆解。将并联机构运动学正解问题的求解转化为对目标函数优化问题的求解,并基于此建立该并联机构正解的目标函数优化模型。通过对基本蚁群算法进行有效的改进,构建了可用于求解连续优化问题的改进蚁群算法。运用该算法求解3-PPR并联机构的运动学正解并进行Matlab仿真分析,对比传统数值方法和改进蚁群算法,证实该算法具有良好的全局寻优能力,并能避免初值和局部最优值对计算结果的影响,可有效应用于求解并联机构的位置正解问题。     

2-PUR-PSR并联机构尺度综合多目标优化

针对由外副驱动的三自由度两转一移并联机构运动学性能优化问题,提出一种尺度综合多目标优化设计方法。首先,运用螺旋理论分析机构的运动学性能;其次,将可达工作空间离散为n层,采用极坐标方法计算每层高度的最大内切圆,通过数值方法计算由每层最大内切圆构成的规则圆台工作空间体积;然后,以规则工作空间体积和全局运动/力传递指标为目标函数,以驱动限制和关节转角限制为约束条件,以机构参数为设计变量;最后,采用多目标粒子群优化算法得到目标函数的Pareto最优解集。结果显示,两个目标函数之间存在相互冲突,Pareto前沿的全局运动/力传递性能(GTI)最优值比优化前提高了57.57%,规则工作空间体积（Vr）最优值比优化前提高了37.59%,证明了优化方法的有效性。     

基于熵测度的四参数区间数的湖泊水质综合评价

针对湖泊水质影响因素指标值为四参数区间数的不确定性多属性决策问题,提出决策信息为四参数区间数的湖泊水质综合评价的距离熵模型。定义了四参数区间数距离熵测度的算法,利用多指标决策的逼近理想点法,通过计算各方案的正理想解之间的贴近度,根据正理想解之间贴近度的大小对各方案从优到劣进行排序。最后,将建立的距离熵模型应用到湖泊水质的综合评价中,结果体现了决策方法的合理性和可行性。     

基于模糊多目标线性规划的都江堰灌区水资源合理配置

在多目标线性规划求解中引入模糊数学中的隶属度概念,建立以目标隶属度最大为目标的数学模型,将复杂的多目标线性规划转换为简便的求解目标规划问题.通过都江堰灌区水资源合理配置实例应用的分析,其计算结果表明,该模型不仅能最大限度的接近目标期望值进而得到目标的最优解,且与传统的多目标规划算法相比更加有效、实用,同时还能适用于中小型灌区的水资源合理配置.     

车用永磁式缓速器设计中漏磁影响因素分析

以优化设计和减少漏磁为目标,运用磁路分析法建立永磁式缓速器的漏磁场模型,得到设计参数的解析式。由于参数之间的复杂函数关系,采用区间数学算法来优化永磁式缓速器的设计参数,将影响漏磁系数的非线性方程组化简为线性方程组。选取满足设计要求的目标参数——转子鼓磁感应强度Bm、气隙磁感应强度Bg,ave、漏磁系数K的最佳取值区间。使用区间迭代法,求出自变量参数的取值区间和权数pi。运用Matlab语言编程直接搜索合理的设计参数,减少了计算量和循环次数。三维有限元漏磁分析和试验均证明了设计参数选取的合理性。结果表明：永磁体高度HPM、气隙ge对漏磁系数K影响较大;区间数学Tschernikow算法在永磁式缓速器设计中是有效的。     

偏心行星轮系插秧机构的优化设计

为提高插秧机作业效率,对一种新型偏心行星轮系插秧机构进行了开发研究。用数学解析的方法建立机构运动数学模型,分析运动参数变化对插秧质量的影响,并在计算机上对机构参数进行优化,选出最佳参数。实验结果表明,按优化参数设计的偏心行星轮系插秧机构插秧质量与曲柄摇杆机构基本相同,而插秧速度有较大的提高。     

3DMAX应用下的智能插秧机外观优化

为进一步提高智能插秧机的结构布局协调性与感染力水平,利用3DMAX应用平台进行插秧机外观优化研究。考虑土壤湿润程度对插秧刀具的影响等因素,结合插秧机分插机构传动部件与插植臂等执行部件的相互关系与约束条件,以偏心齿轮啮合传动特性,建立用于智能插秧机外观优化的数学模型,得到关键部件与机构的三维物理模型与无缝装配模型。从结构细化设计与外观造型设计两大角度分别对插秧机体、驾驶座、车轮、插秧装置等曲线参数优化,插秧作业场景与插秧特征提取及组件元素3D建模等操作进行3DMAX场景下智能插秧机的外观呈现与界面设计布局,实现了智能插秧机的3D可视化管理与动画效果展示,且动作一致性较好,设计合理可行。农机三维建模技术对准确实现结构优化有很好的预知功能,对大型农机设备结构设计搭建人机交互虚拟平台有一定的参考价值。     

插秧机后插旋转式宽窄行分插机构设计与优化

论述了两级交错轴斜齿行星轮系后插旋转式宽窄行分插机构的结构特点和工作原理,分析了两级交错轴斜齿行星轮系的角位移关系,对螺旋角的影响进行了分析,在空间坐标系中建立了分插机构的运动学模型,并得到了秧针尖点运动的位移方程。通过开发辅助分析与优化软件对影响参数进行了分析与优化,结合优化结果建立了分插机构虚拟样机模型,通过仿真及实体试验对理论分析进行了验证。结果表明:该分插机构能够应用在步行式插秧机上实现宽窄行插秧作业。     

水稻钵苗膜上移栽机构优化设计与试验

膜上栽植技术可以有效防止水土流失、有利于有机水稻种植,钵苗移栽可以提高产量。为了将两种农艺相结合,提出一种膜上开孔并实现水稻钵苗栽植的移栽机构,能有效避免因破膜与水稻栽植不同步而造成的秧苗损伤。分析了移栽机构的工作机理,建立了运动学分析模型,开发了计算机辅助分析优化设计软件,并得到一组满足膜上移栽要求的结构参数。建立三维模型,并利用ADAMS软件完成虚拟样机仿真。设计物理样机,进行高速摄影运动试验。样机试验结果与理论分析所得轨迹基本一致,验证了移栽机构设计的合理性与正确性。在试验台架上完成了取苗试验与膜上栽植试验,取苗成功率为92.8%,膜上栽植的合格率为90%,满足膜上移栽的作业要求,验证了水稻钵苗膜上移栽机构的可行性。     

旋转式分插机构运动干涉因素的研究

旋转式分插机构的运动干涉检查是在机构满足插秧作业的运动学和机构的动力学参数优化的基础上,进行选择最优参数的设计步骤.为此,根据非圆齿轮行星轮系旋转式分插机构的运动学模型,建立了栽植臂机构运动干涉点的位移模型,运用正交试验设计的方法对干涉因素进行了分析,提出了影响旋转式分插机构运动干涉的5个因素的主次顺序,为该机构的优化设计及其运动干涉检查提供了依据.     

添加配重的五杆式丹参移栽机构动力学优化设计与试验

配重法能降低五杆式丹参移栽机构的振动,改善其动力学性能.为获取所添加配重的最优参数,建立五杆式丹参移栽机构的动力学模型,在动力学模型的基础上建立移栽机构的动力学优化模型,运用多目标函数获取机构不同转速下所添加配重的优化参数,通过动力学分析,确定曲柄转速为60 r/min时所对应的配重参数为最优参数组合:曲柄AB添加配重...     

油菜钵苗移栽机双五杆栽植机构多目标优化设计

针对双五杆栽植机构结构复杂、参数多,用传统的解析法设计较为困难的实际问题,分析了油菜钵苗移栽机双五杆栽植机构的工作原理和运动特性,构建了该机构多目标优化设计模型,借助Matlab软件开展了多目标优化设计模型的求解和参数分析,并结合高速摄像技术开展了该机构多目标优化设计模型与实际轨迹一致性的验证。结果表明:机组前进速度为0.3 m/s、栽植频率为60株/min时,栽植株距和轨迹高度均为300 mm,入土轨迹与出土轨迹具有较高垂直度和重合度,栽植轨迹最低点鸭嘴器水平方向速度为0.04 m/s,接近零速栽植,满足油菜移栽要求。     

椭圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗自动移栽机构运动机理分析

简述了椭圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗自动移栽机构,分析了该机构的工作机理和结构特点,建立了该机构的运动学模型。基于Visual Basic 6.0开发了该移栽机构计算机辅助分析与优化软件,通过人机交互方式优化出满足蔬菜钵苗自动移栽机构工作要求的结构参数,最后进行了机构三维建模与仿真,仿真结果与理论分析结果一致。     

夹钵式水稻钵苗移栽机构设计与试验

针对夹苗式水稻钵苗移栽机构取苗易失败,以及推秧爪推秧不充分影响钵苗直立度等问题,根据水稻钵苗移栽机构的工作要求,提出了一种夹钵式水稻钵苗移栽机构。基于Visual Basic 6. 0开发了移栽机构辅助分析优化软件,分析了主要参数对移栽轨迹的影响,通过人机交互方式得到了一组满足移栽工作要求的机构参数。根据得到的机构参数,完成移栽机构的结构设计,进行了移栽机构的虚拟仿真分析,验证了移栽机构理论设计的正确性。设计了水稻钵苗移栽试验台并进行了移栽机构取苗试验,移栽机构回转速度设定为50 r/min时,平均取苗成功率为93. 06%,当转速为80 r/min时,平均取苗成功率为88. 89%,取苗成功率随着转速的提高而降低。研究表明,该机构具有较高的取苗效率和取苗成功率,可应用于水稻钵苗移栽机。     

全自动滑道式旱地钵苗移栽机构设计与试验

针对目前移栽机构取苗速度快导致钵苗易损伤和栽植器在栽植过程中水平方向与地面存在相对运动导致钵苗栽植直立度低等问题,设计了一种全自动滑道式旱地钵苗移栽机构,该机构通过滑道控制栽植臂实现取苗、送苗、栽植和复位功能,使取苗和栽植运动轨迹和运动速度达到最优状态。通过对移栽机构的理论分析,建立运动学模型。基于VB开发了计算机辅助优化设计软件,优化出一组满足理想移栽轨迹要求的机构参数,根据此参数对移栽机构进行整体设计,完成三维建模。应用ADAMS软件对移栽机构进行运动学仿真分析,验证了设计的合理性。在物理样机上利用高速摄像系统进行了轨迹验证试验,通过对比可知理论轨迹、仿真轨迹与样机工作轨迹基本一致,验证了机构设计的正确性。在栽植频率为62株/min工况下进行了机构性能试验,结果表明平均取苗成功率为95%、秧苗平均栽植直立度为82°、秧苗平均直立度合格率为93.4%,满足钵苗移栽要求。