并联式太阳跟踪机构设计与尺寸优化

为实现聚光光伏系统的高效跟踪作业，课题组提出了一种可用于太阳跟踪，且具有刚度高、解耦性好及结构简单特点的2 DOF U RRU RUS并联机构。首先，运用螺旋理论对并联机构的自由度进行了验证；其次，根据并联机构的几何约束条件构建了运动学逆解模型，并通过对速度雅克比矩阵进行分析可知该机构为解耦机构；然后，基于太阳方向角与机构欧拉角的映射关系，采用数值离散搜索法得到了并联机构的工作空间，并提出了一种工作空间评价指标；最后，基于聚光光伏系统对并联跟踪机构的性能要求，以机构的灵巧度和工作空间指标为尺寸优化的目标，采用遗传算法对主动杆、从动杆和动平台的尺寸进行多目标优化。结果表明优化后并联机构的灵巧度和工作空间都有所提升。虽然优化后并联机构的工作空间在高度角为0°~30°的区域并未完全覆盖太阳轨迹区域，但未覆盖的面积集中在一天中辐照度较低的区域。     

小剂量灌装机理瓶机构优化设计

针对目前小剂量灌装机的人工上料存在效率低下、安全卫生不达标等问题，课题组提出一种基于四杆机构的理瓶机构方案。运用解析法对理料机构进行了结构分析，针对四杆机构特性创建平面简图，采用解析法针对其运行过程中的运动学理论进行分析计算；采用ADAMS软件对目标机构进行建模与仿真分析，并以四杆机构曲柄、连杆、摇杆长度为设计变量，以压力角最小为目标，各杆件之间相互关系为约束条件，进行优化设计得到最优解，使压力角减少了19.6%。优化设计有效解决了原灌装机全自动理料效率低的问题，并通过ADAMS软件对目标机构的优化设计进一步提升了传动效率。     

平面四杆机构优化及CAD

本文对铰链四杆机构,曲柄滑块机构及曲柄导杆机构三种常用基本型式的四杆机构推导出运动分析解析式,并在此基础上按照连架杆的对应位置函数再现、连杆角位置对应的刚体导引、连杆点的预期轨迹复演等不同形式运动要求建立优化数学模型,籍助此模型即可用优化方法进行机构尺寸的综合。     

一种改进的混合遗传算法及其应用

将遗传算法和模拟退火算法进行了有机结合,并采用一种自适应的交叉和变异概率,提出了一种改进的混合遗传算法--自适应的模拟退火遗传算法.通过旅行商问题的仿真实验,对比遗传算法和模拟退火算法的实验结果,这种混合遗传算法改进了传统遗传算法的性能,并且提高了整个算法的收敛速度,拥有更好的优化性能.     

优化汽车故障诊断神经网络的改进遗传算法

为了优化汽车故障诊断神经网络的权值和网络结构,改进并设计了遗传算法.在保证种群多样性的条件下,将种群规模降低到最小;引入BP算子,与交叉和变异算子共同竞争,自适应调整运算概率;引入个体间的广义海明距离用于保持种群的多样性,引入连接权的敏感度用于优化网络结构.算法对比测试表明,改进后的遗传算法能够在优化权值的同时优化网络结构,减少了内存占用量,保证了种群的多样性,提高了算法的运行速度和收敛效果.     

四轮式移动机器人非完整运动控制

针对四轮式机器人做非完整运动时系统的非完整性的问题,将四轮式机器人运动规划转化为非线性控制系统的优化问题。提出了对优化变量进行浮点数编码的改进遗传算法,使系统控制精度得到改善。同时将改进的遗传算法采用最优个体保留策略,设计交叉参数和自适应变异参数,确保算法具有良好的收敛性。通过数字仿真实验,证明了该方法的对四轮式机器人非完整运动规划问题具有可操作性。     

优化CamShift算法的适应度函数的船舶跟踪改进算法

针对内河船舶对象在动态背景下的目标跟踪展开研究,考虑船舶在内河运行环境的特点,以Cam Shift跟踪算法为基础,对其适应度函数进行优化设计,将期望值最优作为适应度函数的性能参量。设计中以目标区域颜色直方图概率密度和预测区域颜色直方图概率的期望值作为适应度函数,以此适应度作为视频帧中选择目标区域的参量。内河运行船舶实际摄制视频的跟踪分析结果表明:相对于传统的Cam Shift算法,改进后的算法提高了跟踪精度和系统稳定性。     

基于遗传模糊算法爬壁机器人避障仿真研究

为解决爬壁机器人壁面作业过程中的避障问题,课题组提出了基于遗传算法优化的模糊控制算法。首先,建立了爬壁机器人在壁面的运动模型,求解出机器人运动学方程;利用平面栅格的方式进行描述机器人运动路径的规划;采用遗传算法对爬壁机器人模糊避障控制进行优化,并给出具体优化步骤。利用MATLAB进行仿真实验,仿真结果表明：与遗传算法进行比较,基于遗传算法优化的模糊控制在准确避开障碍物的前提下,能够更好地跟踪起点和目标点的连线,并规划出从起始点到目标点之间更短的路径。     

星状原油集输管网拓扑优化的混合遗传算法

以投资最小为目标函数，建立了星状原油集输管网拓扑优化数学模型。根据模型特点，利用改进的整数编码遗传算法优化井站隶属关系，利用非线性优化方法优化出相应的计量站最佳位置。针对遗传算法的局限性，对操作过程进行了改进，结合了模拟退火算法，调整了适应函数，给出了初温的确定方法，改进了选择复制操作，从而形成了混合遗传算法，并采用随机多父辈适应函数值加权交叉和多种改进变异操作方法。同时在操作过程中给出了约束条件的处理方法，减少了不可行解的产生，提高了算法优化效率。算例显示了该优化方法的有效性。     

一种改进的联合概率数据关联算法

针对联合概率数据关联算法在跟踪多机动目标时跟踪精度不高、计算量较大等问题,提出了一种新的联合概率数据关联算法。引入"当前"统计模型,并针对"当前"统计模型中机动频率和加速度方差不能自适应调整的问题进行了改进,实现了机动频率和加速度方差自适应。针对联合概率数据关联算法在跟踪多机动目标时,随着目标数的增多,算法计算量急剧增大的问题,提出了改进算法。改进算法避开了联合概率数据关联算法中由确认矩阵计算关联矩阵的过程,直接从确认矩阵计算关联概率。仿真实验结果表明:所提算法有效提高了多目标的跟踪精度,降低了算法计算量。     

衣物自动包装机折叠机构设计与优化

针对目前衣物包装机中折叠衣物部分结构复杂，其控制系统灵敏度、协调能力低下等问题，课题组设计了一种新型衣物折叠机构。首先，基于单驱动多凸轮的传动方式提出了折叠机构的设计方案与工作原理；其次，利用解析法对机构中曲柄滑块以及凸轮轮廓的尺度参数进行分析与确定；最后，通过ADAMS软件对机构进行运动仿真，并对运动过程中的最小传动角进行优化。其优化结果表明：最小传动角相较于优化前增大62%，满足设计要求。对比传统衣物折叠机构，该机构实现了以单个原动件来完成衣物的折叠过程，具有控制效率高，传动性能好和成本低等优点。     

水电站(N+M)容错系统优化模型求解的遗传算法

本文根据(N M)容错系统优化模型高度非线性和复杂性的特点，采用具有高效、并行、全局性的遗传算法来实现此类复杂模型的优化求解．针对改进模型的特点。从编码、适应值、复制算子、交叉和变异算子以及控制参数的选取等多方面进行了遗传算法设计；用MATLAB语言实现了遗传算法．求得的结果验证了算法的正确性和有效性；算法性能分析证明了所设计的改进的交叉算子和随遗传代数成正态变化的变异概率等对改善遗传算法的搜索效率具有明显效果．     

基于遗传算法的青海土族和藏族人发元素非线性映射研究

利用非线性映射与遗传算法相结合的方法对青海少数民族进行识别。遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和进化机制发展起来的高度并行、随机、自适应搜索算法,由于其具有健壮性,特别适合于处理传统搜索算法解决不好的复杂的和非线性问题。它是解决各类函数优化和非线性映射问题的一种有效算法。以青海少数民族土族和藏族人发中微量元素的模式识别为例,编制基于误差函数的目标函数和遗传算法约束参数,应用基于MATLAB的遗传算法工具箱进行优化求解。结果表明:该工具箱在求解此类非线性优化问题上是有效的,基于遗传算法的非线性映射的预测结果比线性判别方法要好些。     

基于移民算子遗传算法的配电变压器优化设计

本文将改进的遗传算法用于求解配电变压器优化设计问题,该方法是将移民算子引入到传统的遗传算法中,克服传统遗传算法在求解工程优化问题时出现的“早熟”现象、收敛效率低等问题．以型号为S9—315／10型配电变压器为例,采用改进的遗传算法对配电变压器进行优化设计,优化结果表明,采用改进的遗传算法能够取得令人满意的结果．     

基于改进遗传算法的单级多项目无能力约束生产批量问题研究

通过对单级多项目无能力约束生产批量问题(SMULP)模型进行分析，得出了一些重要的结论．分析了基本遗传算法的缺陷及其产生的原因．对该问题在遗传算法的编码、适应度函数、选择复制操作、交叉方法、交叉概率、变异概率和终止条件等各个环节进行了改进．采用VB6．0对SMULP改进遗传算法编程实现，能很好地与ERP软件集成．并对SMULP改进遗传算法进行了性能分析．     

平面铰链四杆机构具有曲柄的条件推导及讨论

以非常直观的方法 ,分别就两连架杆作整周运动的情况 ,推导了平面铰链四杆机构具有单曲柄与双曲柄的条件 ,并对其特例在天平、升降机方面的应用进行了讨论。     

盾构刀盘刀具布置优化算法比较

盾构刀具作为掘进过程中的切削工具,选型与布置影响着盾构的使用性能。结合直径Φ8 810 mm的盾构刀盘实例,将质心分布重合、破岩刀间距、最优切削效率、布刀位置不干涉等约束转化为数学不等式,建立带约束的数学优化模型;确定径向载荷、倾覆力矩最小为目标函数;对比分别采用传统优化算法、标准遗传算法、多目标遗传算法优化计算后刀盘受力情况。研究结果证明采用优化算法优化刀盘刀具布置的可行性。优化后倾覆力矩及径向不平衡力均减小,多目标遗传算法布置方案明显优于另两种优化方案,在今后解决刀具优化布置问题时可作为首选。     

真空包装整形装置对合机构的优化设计

针对一种用于分体式整形装置的对合机构,课题组为了减小其运动过程中由于惯性力产生的机械振动,将装置运动简化为曲柄滑块运动。根据对合机构运动的初始和结束状态,利用几何关系建立约束方程使得2滑块运动状态基本一致,再利用解析法对平面机构进行运动学分析,在SolidWorks运动算例中得到滑块的运动特性,并选取2个角度参数验证了数值计算与实际运动相吻合;利用MATLAB优化工具,以曲柄杆长为设计变量,曲柄摆动角度以及压力角大小为约束条件,滑块加速度峰值最小为设计目标,进行优化。结果表明：当曲柄长为100.46 mm时,滑块加速度最大可降低45.33%。     

基于ANSYS Workbench的太阳能热水器支架优化设计

建立了某型号太阳能热水器安装支架力学分析模型,并针对其2种改进方案,利用专业大型CAE软件ANSYS Workbench,以最大等效应力最小为优化设计目标,以增加的连接杆的位置为设计变量,进行了分析对比和优化设计,确定了该支架的优化方案及连接杆最合理的位置。在AWE环境下Design Modeler模块中对支架进行三维建模;借助于这个模型,在AWE的Design Simulations模块中进行网格划分和约束载荷的施加;在此基础上并行地对支架进行了静力条件下的应力应变求解,最后在DesignXplorer完成优化设计。     

平面凸轮机构的优化设计——计算机辅助设计

机构的优化设计近年来得到了迅速的发展。凸轮机构由于广泛被应用于各种自动机械及轻工机械中,也提出了优化设计及计算机辅助设计的问题。 国内外的凸轮机构优化设计的目标函数大致有:直动从动件的最佳偏置量;从动件与凸轮间的最大接触应力最小;传动中的最大压力角最小以及体积最小等等。 本文从考虑凸轮机构的传动效率最佳为目标函数,将四种平面凸轮机构的优化设计统一起来,采用较新的GRG优化方法(即广义简约梯度法),可以得到凸轮机构传动效率最佳的一组基本参数:基园半径、滚子半径、从动件偏距、从动件导路长度,恳臂长度及摆动从动件的中心距、摆杆长度等。 将凸轮机构优化设计的目标函数定为升程的传动效率最佳,可以兼顾到压力角、接触应力、摩擦影响等各方面因素,比单纯考虑几何压力角,最大接触应力等模型更为合理,更为全面,更符合生产实际。 文中还将凸轮机构优化而得的结果,通过一套几何尺寸计算机程序,可以计算出四种基本类型,七种运动规律的凸轮机构的全部几何尺寸数值。