插装式集成块智能优化设计理论与方法研究（可复制论文）.pdf

大连理工大学
博士学位论文
插装式集成块智能优化设计理论与方法研究
姓名:贾春强
申请学位级别:博士
专业:机械电子工程
指导教师:田树军
20071201
摘要发展液压阀的集成配置,是典型液压系统实现集成化和标准化的普遍要求。插装式集成块是目前集成式液压系统发展和应用的主流,由于其外部元件的种类多样性和结构特殊性以及内部孔道的连通复杂性,已成为集成式液压系统设计中的瓶颈环节。本文结合国家自然科学基金项目,以实现满足约束的外部布局和内部布孔集成方案的总体优化设计为目标,系统地研究了插装式集成块优化设计的数学模型、集成块三维布局问题求解的智能优化策略、布局布孔设计中典型环节的算法实现和集成块优化设计软件系统的开发等关键技术问题,并达到了预期的成果。通过对国内外同类研究现状和成果的总结,本文明确提出,插装式液压集成块设计的核心问题是其外部布局和内部布孔集成方案的自动优化设计,是在孔道连通优化设计支撑下的三维空间中液压元件布局方案的自动寻优。这是一种复杂的带性能约束的立体空间布局问题,在数学上可以归结为组合最优化。在全面总结插装式集成块设计问题的复杂性特点,以及集成块类零部件的结构特征和设计、制造信息组成规律的基础上,本文深入分析了插装式集成块立体布局的空间关系,用面向对象的方法定义了与该问题有关的特征变量,给出优化目标和约束条件,进而确立插装式集成块设计问题的数学优化模型。并针对此类多目标多约束的复杂工程问题,提出应用混合智能优化算法进行自动优化设计的技术路线,对多目标优化问题和约束条件的处理方法进行分析,最终形成总体优化设计问题的解决思路。基于广义邻域搜索算法的统一结构,提出一种基于规则约束的自适应遗传退火混合优化算法。针对遗传算法的早熟和模拟退火算法的收敛速度慢等问题,将二者在优化机制、结构和行为上进行有机结合,利用遗传算法的并行性和退火算法的概率突跳性克服了上述缺点,引入了混沌初始化、自适应参数调整和插值排序选择等技术以增强算法的局部搜索能力和效率。并根据插装式集成块设计问题的具体特点,引入了工程设计规则约束来缩小算法的搜索空间,提高优化性能,该算法的研究为解决插装式集成块布局布孔优化问题提供了有效的技术支持。经过深入分析,对插装式集成块设计中存在的孔道校核、孔道网络连通优化设计、元件外形干涉校核、体积缩减和装配关系设计五个典型环节给出了各自的数学模型,并研究具体的实现技术。重点是应用算法进行布局即装配关系设计的实现技术,以前四个环节的算法实现为底层支撑,应用算法结合工程设计规则约束,实现外部元件的自动优化布局。实例表明,这些算法简便有效、准确可靠,能够高度智能化地完成液压元件在块体上的布局定位、实时校核下的孔道连通、连通方案的目标评价和布局大连理工大学博士学位论文
方案的调改等设计内容和步骤的自动实施,最终实现布局布孔集成方案的总体优化设深入研究了插装式集成块的设计流程及各类元件功能结构特点,剖析各类元件的属性及构成规律,构建了液压元件基本分类层次结构,提取对设计有意义的信息,从插装放式数据库系统,包括元件数据库和项目数据库。同时为更直观地展示优化设计结果并判别其合理性和可行性,利用科学计算三维可视化技术和参数化程序驱动造型技术实现了液压元件、集成块体和孔道的三维可视化模型,建立了液压元件图形库,并构建了液压集成块三维可视化虚拟装配模型,包括三维孔道桁架模型和三维实体装配模型。在上述研究的基础上,⒒肪场堰7⒐ぞ甙蚆7⒓际酰ú遄笆郊煽橛呕杓浦写嬖诘母鞯湫突方诘氖迪炙惴ḿ芪R惶澹并将其嵌入到三维参数化造型软件校晒7⒊龌贛的高度智能化的插装式液压集成块智能优化设计软件原型系统。最后针对典型插装阀液压集成系统实例进行了完整设计,取得令人满意的效果,充分验证了该系统的实用性及本文方法的可行性关键词:插装式集成块;数学优化模型;布局布孔;白适应遗传退火算法;三维模型计。式集成块智能优化设计的需求出发,建立了含有足够信息量且方便适用的面向设计的开和有效性。插装式集成块智能优化设计理论与方法研究
∞.,畉甀,甌..,.,·
..甌甌.,,,,琣瑀琣,,琲籑插装式集成块智能优化设计理论与方法研究,..,,,—.琣甌琓,,甀;——
盥日期:丝空:堑独创性说明作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名:作者郑重声明:本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理
二塑终年功望日嚣香强大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及