摘要：机电液一体化系统是一个多学科交叉、技术密度高的复杂系统,主要包括机械、液压、制约等子系统,其子系统间有着着相互作用、相互影响的耦合联系。机电液一体化系统涵盖多个学科内容,不仅包括传统的结构力学、流体力学、制约论述、人工智能等,也包括现代的人机工程学等。对于机电液一体化系统,如采取传统设计策略,运用各子系统或学科顺序设计策略进行设计,忽略了各子系统或学科之间的相互影响和耦合作用,使设计结果常常不是最优解,而且设计效率低、周期长,设计成本高。机电液一体化系统的设计具有显著的“多学科”特点,属于典型的多学科设计不足。随着现代结构力学、流体力学和制约学等论述的不断改善和计算机科学技术的迅速进展,人们能够采取更高精度的模型进行子系统或学科浅析与设计,各子系统或学科设计均取得了长足的进步。由此,如何综合协调各个子系统进行多学科设计已成为机电液一体化系统设计的关键不足。多学科设计优化(Multidiscippnary Design Optimization, MDO)是在复杂系统的设计历程中集成了不同学科的知识、浅析与建模论述以及计算策略,采取有效的优化对策,充分体现了学科间的相互作用而产生的协同效应,获得整个系统的最优解。多学科设计优化是一种充分利用和考虑系统所涉及的多学科间的相互影响和耦合作用、使整个系统的综合性能达到最优的设计优化策略。多学科设计优化技术是利用合适的优化对策去组织和管理优化设计历程的基本思想,通过分解、协调等策略将整个系统分解为若干与当前工程设计组织形式相一致的子系统,以达到可以充分利用现有的各学科浅析设计工具手段,在分布式计算机网络上利用各学科或子系统现有的知识与经验,对系统进行整体设计的目的,以而缩短系统设计周期,降低产品开发成本,有效提升产品竞争力。由于多学科设计优化不足常常具有设计变量和约束条件的类型复杂,数量巨大,各部分、各子系统之间有着着互相耦合等特点,导致很难建立优化模型并且难以找到有效的优化算法。多学科设计优化有着两类耦合因素：一是多个领域都需要对其进行优化设计的变量,即系统变量或交叉变量；二是某个领域计算的结果作为另一个领域的输入,即相关变量或耦合变量。机电液一体化系统的设计涉及到机械、液压和制约等学科,包括了整体案例与结构参数的优化、系统性能的综合优化,难以解决设计全局和全历程的不足。机电液一体化系统的优化能否得到圆满解决,主要取决于能否建立合理的优化模型和选择适合于优化模型的有效优化算法。由此,本论文引入在航空领域迅速进展起来的解决复杂系统设计与优化的多学科设计优化策略,对机电液一系统统的优化设计策略进行了较全面的探讨,探讨多学科优化策略在机电液一体化系统设计中运用的可行性和适用性。论文以机电液一体化系统设计优化模型与优化算法为核心,包括机电液一体化系统设计优化策略的浅析、优化模型的建立与简化、寻优对策、联合仿真技术运用探讨、集成优化平台的搭建、并联机器人系统优化等。论文的主要工作包括以下几个方面：1、机电液一体化系统设计优化模型构建与简化针对机电液一体化系统总体设计的特点,将机电液一体化系统划分为机械、液压和制约等3个相对独立的子系统。在子系统浅析的基础上,建立了各子系统的数学浅析模型,提取了设计参数,明确了各子系统的输入和输出参数以及它们之间的相互耦合联系,构建了机电液一体化系统的优化模型。对近似模型技术进行了探讨,将二次响应面和kriging近似模型运用于机电液一体化系统的优化设计中。探讨表明,在机电液一体化系统优化设计中,采取近似模型替代原有复杂的、高精度浅析模型进行优化迭代计算,大大减少了优化计算量,有效提升了计算效率,解决了机电液一体化系统优化中的计算瓶颈不足,具有较强的工程实用性。2、机电液一体化系统设计优化模型寻优对策与算法探讨对现有的优化策略和优化算法进行了浅析探讨,并运用不同优化策略、单—优化算法以及不同优化算法组合对建立的机电液一体化系统优化模型进行优化浅析。探讨表明,传统优化算法优化时间短,对于单峰不足优化效果较好；对于多峰不足,智能优化算法优化效果较好,但优化时间较长。由此,选择全局探讨+局部寻优的混合优化对策对机电液一体化系统优化模型进行优化,首先采取全局智能优化算法搜索确定最优值范围,再用局部传统优化算法获得最优解。通过实例验证,采取混合优化算法,快速高效,精度高,而且获得的是全局最优解。3、基于联合仿真的机电液一体化系统集成优化平台的构建提出了机电液一体化系统仿真优化一体化思想与实现策略,探讨了CATIA、 ADAMS、ANSYS、MATLAB软件之间的接口,基于优化软件ISIGHT软件平台,集成了CATIA、ADAMS、ANSYS、MATLAB软件,搭建了机电液一系统统的仿真优化平台,有效地利用了CATIA软件的虚拟样机建模、AMESim软件的液压系统建模、ADAMS软件动力学仿真、ANSYS软件静力学浅析和MATLAB软件制约仿真的功能以及ISIGHT软件的集成优化功能,实现了基于联合仿真的机电液一体化系统集成优化。通过实例验证,表明采取搭建的基于联合仿真的机电液一体化系统设计优化平台进行优化是可行的,结果是可靠的。4、并联机器人系统的仿真优化在搭建的仿真优化平台上对并联机器人进行联合仿真和集成优化探讨。通过仿真优化验证了机电液一体化系统近似模型和优化算法的有效性,显著降低了整个系统设计优化模型优化的计算时间,大大提升了系统设计效率。关键词：优化设计策略论文集成优化论文联合仿真论文优化算法论文机电液一体化系统论文
本论文由www.808so.com摘要5-8
ABSTRACT8-21
第1章 绪论21-36
1.1 选题的目的和作用21-23
1.2 机电液一体化系统内涵及优化设计关键技术23-27
1.2.1 机电液一体化技术内涵23-24
1.2.2 机电液一体化系统的组成24
1.2.3 机电液一体化系统优化设计关键技术24-27
1.3 机电液一体化系统设计优化策略的探讨及运用近况27-31
1.3.1 国外探讨及运用近况28-29
1.3.2 国内探讨及运用近况29-31
1.4 机电液一体化系统仿真优化有着的不足31-32
1.4.1 集成优化平台系统结构31
1.4.2 数据集成31-32
1.4.3 历程集成32
1.4.4 运用集成32
1.4.5 平台软件实现32
1.5 主要探讨内容32-33
1.6 论文的组织结构33-36
第2章 机电液一体化系统设计优化对策36-51
2.1 多学科设计优化的策略37-43
2.1.1 多学科可行法37-38
2.1.2 同时浅析优化法38-39
2.1.3 单学科可行法39-40
2.1.4 并行子空间优化法40-41
2.1.5 协同优化法41-42
2.1.6 两级集成系统综合法42-43
2.2 多学科设计优化算法43-44
2.2.1 优化算法类型43-44
2.2.2 优化算法浅析44
2.3 机电液一体化系统设计优化对策的确定44-50
2.3.1 基于MDF策略的多目标优化模型46-47
2.3.2 基于CO策略的多目标优化模型47-48
2.3.3 优化结果48-50
2.4 本章小结50-51
第3章 机电液一体化系统设计优化数学模型构建51-78
3.1 引言51-52
3.2 多学科优化设计优化模型52-54
3.3 机电液一体化系统多学科设计优化模型54-59
3.3.1 子系统间参数的关联联系54-55
3.3.2 系统多学科设计优化浅析55-57
3.3.3 机电液一体化系统多学科设计优化模型57-59
3.4 六自由度并联机器人系统多学科设计优化59-77
3.4.1 六自由度并联机器人系统浅析60-70
3.4.2 并联机器人子系统浅析模型70-72
3.4.3 基于MDF策略的六自由度并联机器人系统优化数学模型72-74
3.4.4 基于CO策略的六自由度并联机器人系统优化数学模型74-77
3.5 本章小结77-78
第4章 机电液一体化系统设计优化模型简化78-102
4.1 引言78-79
4.2 试验设计策略79-83
4.2.1 全因子试验设计策略80
4.2.2 正交试验设计策略80-81
4.2.3 均匀试验设计策略81-82
4.2.4 拉丁方试验设计策略82
4.2.5 试验设计策略选择82-83
4.3 常用的模型83-87
4.3.1 多项式响应面模型83-84
4.3.2 Kriging模型84-85
4.3.3 径向基函数模型85-86
4.3.4 人工神经网络模型86-87
4.3.5 模型的选择87
4.4 模型评估87-88
4.5 机电液一体化系统模型的构建88-96
4.5.1 浅析模型的设计变量和响应目标88-90
4.5.2 浅析模型的构建90-92
4.5.3 浅析模型的验证浅析92-96
4.6 基于模型的六自由度并联机器人系统多学科设计优化模型96-97
4.6.1 基于MDF策略的模型的多学科设计优化96-97
4.6.2 基于CO策略的模型的多学科设计优化97
4.7 基于子系统模型的并联机器人系统优化结果97-101
4.8 本章小结101-102
第5章 基于联合仿真的机电液一体化系统集成优化平台构建102-122
5.1 引言102-103
5.2 系统仿真优化一体化思想与实现103-104
5.3 支撑软件平台104-107
5.4 专用软件间的接口107-108
5.5 机电液一体化系统集成优化平台构建108-113
5.6 机电液一体化系统集成优化平台113-114
5.7 机电液一体化系统集成优化平台验证浅析114-121
5.8 本章小结121-122
第6章 基于仿真的六自由度并联机器人系统设计优化与结果浅析122-136
6.1 引言122
6.2 基于联合仿真的系统优化模型122-123
6.3 仿真模型的建立123-127
6.3.1 机械系统仿真模型的建立123-124
6.3.2 液压系统仿真模型的建立124-125
6.3.3 制约系统仿真模型的建立125-127
6.4 优化设计平台的构建127-132
6.4.1 MDO策略的选择127-128
6.4.2 优化平台数据流程浅析128-129
6.4.3 优化设计文件准备129-130
6.4.4 iSIGHT中的集成130-132
6.5 优化结果浅析132-135
6.6 本章小结135-136
第7章 结论与展望136-139
7.1 探讨工作总结136-137
7.2 本论文的革新点137-138
7.3 未来工作展望138-139
参考文献139-150
致谢150-151
在读期间发表的学术论文与取得的探讨成果151-152
浅论优化基于联合仿真机电液一体化系统优化设计策略
更新时间：2024-01-27
作者：用户投稿
本站原创
本站原创
点赞:27759 浏览:122338