改进粒子群算法与fmincon函数混合寻优的平面度、垂直度误差评定

平面度、垂直度误差是检验几何产品互换性的重要参考指标,对使用性能检测及产品品质的评价有着重大影响.最小二乘法虽然使用广泛,却只能适用于对测量精度需求度不高的应用场合.为使平面度、垂直度误差评定值精准度更高,依据新一代产品几何技术规范与验证为框架,采用最小区域法,建立平面度、垂直度误差评定数学模型.运用一种根据粒子早熟收敛程度进行自适应调整权重的PSO算法与fmincon函数混合寻优的方法实现对平面度、垂直度误差的优化与评定.通过测量箱体尺寸数据分析计算,对比文献数据结果进行验证,证明了该评定方法的有效性及评定结果精确性.

电站锅炉烟气余热利用方案优化

为了确定电站锅炉烟气余热利用最佳方案,基于能量梯级利用的原则,先根据冷热流体的温度分布情况,将余热利用系统理想化为多个温度匹配的换热器组成的换热网络,再根据系统结构和能量与质量守恒确定优化变量和约束条件,最后以发电功率增加最大为优化目标建立数学优化模型,运用fmincon函数计算出优化结果。以某超超临界1 000 MW机组为例,优化后得出采用多个换热器的理想余热回收方案,其发电功率的增加达到22.34 MW。再根据工程需要简化为工程可用方案。与已有的余热利用方案相比,本文通过优化提出的简化工程方案系统简单,节能效果更好,供电煤耗率下降了5.05 g/(kW·h)。

提升翻转机驱动力优化分析

针对铸件模壳残渣清理运输的功能需求,设计了清壳中心。其中提升翻转机是运输残渣模壳的关键设备,由于其动力输出较大,为了降低能耗,对提升翻转机的驱动力进行优化。根据提升翻转机实际工作情况,对其进行受力分析,找出驱动力与模壳重力的比值Zmax。根据提升翻转机实际设计要求,建立了结构参数约束函数,通过matlab中的fmincon函数实现了对该约束优化问题的求解。该研究实现了提升翻转机驱动力最低的结构参数优化,对相关提升翻转机构的驱动力优化具有重要参考意义。

基于Matlab的大型球面模胎质量控制研究

针对大型球面模胎的质量控制问题,对球面模胎的制造工艺、球面度误差、球径误差方面进行了研究,对球面度误差的不同算法及球面屏的修模算法进行了归纳,建立了基于Matlab控制算法的数学模型,提出了在最小二乘法的基础上将最小区域法运用到Matlab的fmincon函数中。并综合考虑以球面度误差和球径误差作为控制参数,确定了加工参数与最小修模量之间的函数关系。研究结果表明,该控制算法收敛速度快,精度高,修模量小,对大型球面模型的加工质量控制具有指导意义。

型钢混凝土框架柱优化研究

通过对型钢混凝土框架柱受力性能的研究,提出了以总造价为目标函数的型钢混凝土框架柱单目标优化设计模型,并给出了相应的设计变量、约束条件和目标函数,利用MATLAB优化工具箱,编制相应的求解程序,求出最佳截面,并对一型钢混凝土框架柱进行了优化设计,优化结果表明:运用此模型能快速、准确的得出试件的最优截面,并通过对数据的分析,提出了型钢混凝土框架柱截面初步设计时应注意的问题。

ZK蜗杆传动系统的参数优化设计

根据ZK蜗杆(又称锥面包络圆柱蜗杆)传动的特点,以材料费用最小化为目标,建立了ZK蜗杆传动系统的数学模型,并联合运用MATLAB软件中进行全局概率搜索的遗传算法和求解有约束非线性规划问题的fmincon函数进行优化设计,很好地解决了局部优化的问题。利用ANSYS软件进行有限元分析,验证优化后的蜗杆传动齿面接触强度、蜗轮齿根弯曲疲劳强度、输入轴和输出轴刚度、扭转强度和蜗杆刚度,与极限值对比均满足条件。最终结果显示,ZK蜗杆传动系统的材料费用减少12.55%,体积减少9.99%,质量减轻10.57%。

渤海油田三维水平井井眼轨道优化设计

井眼轨道设计是水平井钻井的首要环节,目前国内外的众多学者对井眼轨道优化进行了大量研究,但目前还没有一种对于"直—增—稳—边增边扭—水平段"型水平井的优化设计方法。假设井眼轨道是由空间直线或圆弧连接而成,因而将井眼轨道优化的问题转化为空间几何问题,应用非线性不等式与等式约束从而建立优化模型。将建立的模型在Matlab中进行编程,并引用工具箱中的fmincon函数进行求解。通过此程序对渤海油田的水平井进行了优化分析。结果表明,可以有效减小井眼轨道的长度,能够有效降低钻井周期,降低钻井成本,且能够满足工程要求,并论证了在渤海油田有较好的适用性。同时运用优化的各项设计参数可有效地指导井眼轨道的设计,对其它油田相同类型的水平设计及优化具有较大的借鉴意义。

基于MATLAB的负重外骨骼多目标优化

简述一种液压驱动型可穿戴式负重外骨骼的整体结构设计;建立多目标优化模型,以膝关节液压缸受力最小和质量最小为目标,运用多目标优化方法中的线性加权和法对其进行优化处理,化多目标优化问题为单目标优化问题;分别利用MATLAB中的fmincon函数和遗传算法对该模型进行优化,使得液压缸的受力值和质量都大大降低,为负重外骨骼驱动系统节约了能耗,延长了使用寿命。

Matlab优化工具箱在kumar模型一次系数调整的应用

matlab优化工具箱对非线性问题有较强的求解能力。kumar模型是反应石脑油裂解过程的分子动力学模型,对于具体的石脑油裂解反应,其一次反应的产物系数需要根据原料油组成的不同进行适当的调整。本文以仿真精度为目标函数,以碳氢平衡为约束条件,结合石脑油实际裂解过程的动力学原理进行计算,运用matlab优化工具箱中的fmincon函数对kumar一次选择性系数进行了优化,运行结果良好。

基于MATLAB的箱梁内模机构优化设计

以内模(连杆机构)收缩后形体最小为目标,建立内模机构数学模型,采用MATLAB软件优化工具箱中的fmincon函数得出最优解,利用Pro/E软件建立优化后内模机构的运动过程,经测量和检查各构件运动中未发生干涉,证明了内模机构优化结果的正确性。

液压支架抬底导向轴断裂原因分析及优化设计

针对抬底千斤顶导向轴断裂现象,研究了其断裂的原因,并采用Matlab中的非线性函数fmincon对导向轴中部截面进行优化设计。结果表明:导向轴中部开有互相垂直的通孔是造成断裂的原因所在。提高材质和优化截面尺寸均可加强导向轴强度,在取相同安全系数1.5的前提下,提高材质方法需要Q690以上的板材;优化截面尺寸方法,导向轴中部需要组焊同材质厚度为的加强板。比较两种方案,优化截面尺寸更能节省成本。

单自由度弹跳机构的跳跃稳定性研究

为探究弹跳机器人的起跳稳定性,课题组从机构设计的角度出发,根据蝗虫的腿部结构,提出了一种单自由度6杆弹跳腿机构。以StephensonⅡ型6杆机构为弹跳腿,首先利用闭环矢量方程法进行运动学分析,确定弹跳腿机构的运动学稳定性满足弹跳机器人的起跳需求;然后,对6杆弹跳腿机构的起跳阶段进行分析,确定弹跳机构在起跳时的起跳角度,并通过多约束条件的数学方法确定弹跳机构的杆件尺寸;而后,对弹跳机构的动态稳定性分析,确定机构的质心位置和总惯性矩,确保起跳过程不发生翻转,总惯性矩的变化越小,弹跳腿机构动态稳定性越好;最后,进行实例验证,用MATLAB中Fmincon函数对实例进行求解。结果表明此单自由度弹跳腿机构设计具有良好的弹跳稳定性。

弹簧式操作机构储能主簧的设计优化

介绍了弹簧式操作机构储能主簧的设计约束条件,并以释能能量最大为优化目标建立了储能主簧优化设计的数学模型。利用MATLAB优化工具箱fmincon函数编写优化程序并通过模型试验验证优化方法合理可行。

基于MINC方法的脉冲随机混合系统镇定与鲁棒稳定性分析

直接利用fmincon函数(MINC)研究一类在切换时刻具有脉冲行为的Markov切换随机系统.首先给出系统依概率稳定的充分条件,设计了系统的鲁棒镇定控制器,并进行了稳定性分析;然后给出了相应的状态反馈增益矩阵和脉冲增益矩阵的求解方法;最后,通过一个数值算例表明所设计方法的有效性.通过研究可知,许多控制系统的分析和综合问题均可以转化为MINC进行求解.