基于粒子群算法的平面四至六杆机构综合

论文题目: 基于粒子群算法的平面四至六杆机构综合

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械工程

作者: 车林仙

导师: 黄茂林,林正明

关键词: 粒子群算法,平面连杆机构,运动综合,优化设计

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 从工程实际出发,应用平面连杆机构运动几何学、最优化方法和计算智能技术等学科的研究成果,对平面四至六杆机构的运动综合进行了深入系统研究,建立了平面导杆机构、五杆二自由度混合驱动机构和Watt, Stephenson六杆机构优化综合的数学模型和计算方法。粒子群算法是一种源于鸟群捕食行为的计算智能技术,具有算法简单、收敛速度较快、全局优化能力较强、控制参数较少等优点。但粒子群算法的局部搜索能力较差,不能有效求解高维复杂函数优化问题。针对该算法存在的缺点,提出一种改进的粒子群算法—Powell-粒子群混合算法,将Powell方法有机地融入粒子群算法。改进后的混合算法不但减小了计算规模,增强了局部搜索能力,而且保留了粒子群算法高效优化的特点。以若干经典的无约束和约束优化测试函数作为算例,验证了该混合算法的优越性。基于单开链理论,应用位移矩阵法,分别建立了RRR和RPR两种Ⅱ级杆组的运动综合方程,再将两个RRRⅡ级杆组的综合方程联立,得到WattⅠ型及StephensonⅡ,Ⅲ型六杆函数发生机构中铰链三杆组的统一运动综合方程组。以RRR和RPRⅡ级杆组的运动综合方程为基础,建立导杆刚体导引、轨迹发生和函数发生机构的近似运动优化综合方程。以铰链三杆组运动综合方程组为基础建立WattⅠ型及StephensonⅡ,Ⅲ型函数发生机构运动综合的统一优化方程。应用“二步综合法”研究了混合驱动铰链五杆二自由度轨迹发生机构的综合方法。首先建立应用RRRⅡ级杆组精确再现轨迹的优化综合模型,然后在运动分析的基础上建立以RRRⅡ级杆组作补偿运动的优化综合模型。应用Powell-粒子群混合算法求解上述机构综合中的优化问题,得到多组满足设计要求的解,为实际机构的设计提供多组备选方案。对机构综合实例的结果进行了仿真和误差分析,验证了上述数学模型的正确性和混合算法的鲁棒性。

论文目录:

1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 研究的目的和意义

1.3 连杆机构运动综合研究进展

1.4 研究的主要内容

2 改进的粒子群算法

2.1 引言

2.2 基本粒子群算法与标准粒子群算法

2.3 POWELL-粒子群混合算法

2.4 求解约束优化问题的PPSO 算法

2.5 数值实验

2.6 本章小结

3 单开链及其基本方程

3.1 引言

3.2 单开链

3.3 单开链基本方程

3.4 三杆组方程

4 平面导杆及六杆机构优化综合

4.1 引言

4.2 导杆刚体导引机构综合

4.3 导杆轨迹发生机构综合

4.4 导杆函数发生机构综合

4.5 WATT Ⅱ型函数发生机构综合

4.6 STEPHENSON Ⅱ型函数发生机构综合

4.7 STEPHENSON Ⅲ型函数发生机构综合

4.8 STEPHENSON Ⅲ型轨迹发生机构综合

4.9 导杆机构近似运动综合算例

4.10 六杆机构近似函数综合算例

5 混合驱动平面五杆二自由度轨迹发生机构综合

5.1 引言

5.2 用B 样条曲线拟合轨迹点

5.3 机构优化综合模型的建立

5.4 算例

6 结论

致谢

参考文献

附录作者在攻读硕士学位期间发表的论文

独创性声明

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发布时间: 2006-12-05

参考文献

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