基于粒子群算法和Witness的鞣制关键工序仿真优化

皮革的鞣制是制革工艺过程中的重要工序,针对鞣制车间加工资源分配不均衡导致的设备利用率低、生产线平衡率低、生产瓶颈等问题,提出了利用Witness仿真平台建立待优化车间模型,运行模型找出瓶颈工序和生产薄弱环节,根据产能最优目标和生产线平衡率目标值找出目标函数,利用粒子群算法求出近似最优解,最后利用最优参数重建模型并分析改进效果的生产线产能优化方法。对某制革企业鞣制车间采用此方法进行仿真优化,产能提高了接近一倍,并解决了生产线的堵塞问题,证明了该方法的有效性。该方法为解决企业产能低下、生产线不平衡、资源利用率低等问题提供了一种新的思路。

基于多目标狼群算法的机场行李导入系统仿真优化研究

针对民航机场行李导入系统运行过程中旅客行李注入等待时间长、系统能耗高等问题,综合考虑虚拟视窗控制方式、收集带式输送机运行速度、虚拟视窗长度及同时开放值机柜台数量等关键控制参数对机场行李导入系统运行效率的影响,提出一种求解该问题的仿真优化框架。通过分析机场行李导入系统实际运行工况,建立参数化仿真优化模型。以最小化旅客行李注入平均等待时间和系统能耗为优化目标,结合系统设计和运行过程中的实际约束条件,建立该问题的数学模型,并设计了一种多目标自适应并行狼群算法进行求解。该算法针对所提问题特性及经典狼群算法易陷入局部最优和收敛速度慢等不足,提出一种混合整实数单链编码方式,融合反向学习策略生成初始种群,引入自适应游走概率机制和智能行为并行机制,采用局部和全局自适应邻域搜索及启发式保优策略实现狼群算法智能行为搜索,使用Pareto非支配排序进行寻优迭代并获得最优解集。以国内某大型国际航空枢纽机场行李导入系统为例设计不同规模多种算法对比实验,验证了所提方法的有效性和优越性。

基于虚拟仿真技术的会展策划与管理专业人才培养方案优化研究

紧盯国家战略、数字经济发展和产业转型升级需求,融合新的《职业教育专业目录》规定,服务新时代复合型技术技能人才培养,服务“双师型”教师队伍建设,将科技引领、虚实结合融入会展专业人才培养,推进会展专业教师、教材、教法改革。将虚拟仿真技术融入课程资源和活页式教材编写,提升教师的数字素养,结合数字会展资源和虚拟仿真技术开展混合式教学,重构实训实践教学内容,开展新技术赋能下的职业教育教学改革。

摇枝式加工型苹果采摘振动参数仿真优化与试验

为探究不同振动参数组合对苹果采摘效果的影响,建立苹果树二级树枝振动力学模型,解析分析得到影响苹果脱落的主要因素为振动频率、振幅及夹持位置。测量苹果树形态特征并基于矮砧密植整形原理建立纺锤形苹果树三维模型,利用ANSYS软件对苹果树模型进行有限元仿真分析,仿真结果表明,振动频率4~8 Hz、振幅20~30 mm、夹持位置0.35l~0.65l(l为二级树枝长度)时,对果树损伤较小且苹果易脱落。设计四因素三水平振动采摘试验,以确定苹果树不同位置树枝最佳的振动参数组合,利用Design-Expert软件对试验数据进行分析和响应面优化,参数优化结果为:采摘苹果树上层苹果时,振动频率为5 Hz,振幅为28 mm,夹持位置为0.40l;采摘苹果树中层苹果时,振动频率为4 Hz,振幅为30 mm,夹持位置为0.43l;采摘苹果树下层苹果时,振动频率为8 Hz,振幅为20 mm,夹持位置为0.65l;通过验证试验得到苹果树上层、中层、下层摘净率为96.4%、94.8%、93.2%,与优化值相近,表明优化模型可靠。

基于Edem-RecurDyn联合仿真的火车皮厢底冻黏浮煤清扫机构性能优化分析

火车皮作为煤炭运输的主要设备之一,其运输效率一直是煤炭运输行业的关注重点,在北方地区冬季低温条件下,影响运输效率的主要原因是煤炭中所含的水分与凹凸不平的车厢内表面形成黏附,逐渐由车厢表层向煤炭内部扩散,最终产生冻车现象导致设备无法继续运行。首先,以不同清扫方式现存的问题为出发点,结合实际的工程项目,设计了一款自动化冻黏浮煤清扫机构并对其清扫性能进行优化研究。其次,通过理论研究分析建立浮煤冻黏颗粒模型,分析清扫过程中滚刀的运动情况并建立力学模型和数学模型。最后,联合多体动力学软件RecurDyn对清扫机构底部清扫滚筒性能进行仿真研究,求解不同滚筒转速、牵引速度和清扫深度对清扫性能的影响规律,通过优化寻求清扫阻力最小、能耗最低的性能参数匹配方案。结果表明,清扫机构的清扫效率受滚筒转速影响较小,随滚筒转速提高,清扫阻力大小在一定范围内波动;随着牵引速度不断提高,清扫阻力先降低后逐渐增高;清扫深度对清扫阻力的影响最大,随清扫深度的增加,其清扫阻力不断增加。根据单因素参数对清扫阻力大小影响规律,取合理范围利用响应面法对其综合影响规律进行仿真试验,得到目标函数后,利用Matlab对其数学模型求解最优解,最终得到滚筒转速为78 r/min、牵引速度为0.05 m/s、清扫深度为100 mm时,清扫机构所受阻力最小、清扫比能耗最低为0.22 kWh/m^(3),清扫机构性能达到最优。

四足机器人单自由度腿部优化设计及仿真

基于仿生原理的四足机器人是当今国内外众多学者研究的热点。针对四足机器人运动平稳性的要求,提出了一种竖直方向改进型等速运动规律和前进方向仿生运动规律相结合的无冲击足端轨迹形式,推导出分段函数表达式;针对四足机器人存在的驱动多、腿部刚度弱的情况,构思了一种由两个曲柄摇杆机构、同步带传动和一对外啮合圆柱齿轮传动组成的单自由度的新型腿部机构,并建立该机构的运动学模型,推导了其足端的坐标;综合利用遗传算法和非线性优化一般方法,以无冲击的足端轨迹的逼近度为目标,优化计算了机构各构件的最佳运动尺寸和初始位置;使用三维建模软件搭建简化的虚拟样机模型,并导入到Adams软件中进行了Trot步态仿真试验,运动效果达到了预期设计。所提出的无冲击轨迹可以为其他足式机器人的足端轨迹规划提供参考,由两个曲柄摇杆机构组成的多连杆腿部机构优化设计方法为足式机器人腿部设计提供了基础和创新思路。

基于多目标演化优化的SVM对抗仿真测试算法

机器学习通常从数据中挖掘潜在的模式与规则,容易受到数据的影响而产生诸如过拟合、欠拟合等现象,进而影响学习模型的泛化与鲁棒性能。从对抗仿真测试的角度考察SVM可能存在的脆弱不稳定性,采用的对抗仿真策略是通过选择性地污染训练样本标签,模拟攻击SVM分类器使其性能退化,以测试其对训练样本的依赖性。为探究SVM分类器在不同样本组合攻击下的性能损失上限,设计了最小攻击代价-最大攻击成效这一对矛盾目标,构建了SVM仿真测试的多目标优化模型。该模型本质上是一种典型的多目标组合优化问题,可采用适当的多目标演化算法求解目标间的一组非支配解集,揭示分类器在不同样本组合攻击下的分类性能表现。在人工及真实数据集上的仿真对比实验结果表明:所提方法能够一次性生成不同攻击水平下的最优攻击样本组合,取得最大的分类性能损失,更能全面测试SVM分类器性能的稳定性。

更换托辊机器人履带式底盘的仿真与优化

为满足更换托辊机器人在煤矿井下复杂路面上以及狭窄长运距巷道内作业的需求,设计了带有姿态调整机构的履带式底盘,并结合煤矿井下的地形特征对底盘进行力学性能分析和关键部件优化。首先,利用多体动力学仿真软件RecurDyn建立履带行走机构的动力学模型,对6种经典工况进行仿真分析,通过对比履带张紧力和行驶转矩的仿真值与理论值来验证履带行走机构结构设计的合理性。然后,在ANSYS Workbench软件中对姿态调整机构进行静力学分析,并对其关键部件进行拓扑优化,以提高材料利用率并实现减重。最后,通过开展机器人行驶试验来测试履带式底盘的稳定性。结果表明,优化后姿态调整机构横移平台的最大应力降低了13.71 MPa,质量减小了36.92%;机器人在不同路况下均能稳定行驶且其姿态调整机构可正常工作。研究结果可为复杂工况下履带式煤矿机电设备的行驶性能优化提供参考。

基于虚拟仿真技术的专业人才培养方案优化研究——以江西中医药高等专科学校中医学专业为例

合理使用虚拟仿真(VR)技术,以专业岗位核心能力训练为切入点,能较好解决中医学专业学生实训过程中“高投入、高损耗、高风险,难实施、难观摩、难再现”的问题,对提升中医学专业人才培养水平有促进作用,能优化中医学专业人才培养方案。

基于Fluent的激光选区熔化设备风场流道仿真与结构优化

为减少激光选区熔化技术成形零件时产生的烟尘、黑渣和熔液飞溅等工艺副产物对产品质量的影响,设计一套均匀稳定的风场结构是解决此问题的有效手段。利用Fluent软件对激光选区熔化设备保护气体流道进行有限元仿真,通过优化风场流道结构、设计整流器等方法,对设备风场流道进行结构优化改进。结果表明,优化后的成形室风场分布均匀,湍流现象明显消减;风场流道下吹风口风速标准差由0.305 m/s降低至0.194 m/s,速度波动明显减小,分布更集中、稳定。

基于ADAMS/CAR的某SUV汽车操纵稳定性仿真实验分析及优化

操纵稳定性是车辆正常行驶时受到外界扰动后保持稳定运行或迅速恢复稳定的一种能力,对车辆安全平稳运行至关重要。为优化车辆的操纵稳定性,对某SUV汽车进行动力性分析,建立物理模型和数学模型,阐述悬架对汽车操纵稳定性的影响。采用ADAMS/CAR进行整车建模,运用MATLAB软件对操纵稳定性评价指标进行评分。选取悬架的力学特性参数作为优化变量,以操纵稳定性评价指标的评分作为优化目标,通过对比选取最优方案。研究结果表明:NGSA-II算法对道路实验评价指标的优化效果较好,能够显著提升整车的操纵稳定性。

高铁枢纽与城市轨道交通换乘流线仿真与优化

针对高铁枢纽与城市轨道交通换乘流线优化问题,以南京南站作为研究对象,建立全过程仿真模型,识别换乘瓶颈,采用梯度提升决策树法(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)确定参数重要度,提出改善方案.首先,分解换乘过程的行人与设施流线,分析高速铁路到达客流与城市轨道交通客流的分布特征.其次,使用AnyLogic软件建立高铁枢纽换乘城市轨道交通的全过程仿真模型,分析现状仿真结果,识别空间瓶颈.然后,设计不同优化类型下的措施参数及调整范围,形成不同参数组合方案.采取梯度提升决策树算法,识别不同措施参数的相对重要度,并据此确定改善措施的优先级.最后,依据措施的优先级,确定不同类型下的优化组合方案,选择机器学习全局可解释性方法对其进行优化效果分析,为不同场景下的服务改善提出建议.研究结果表明:换乘瓶颈主要集中于楼/扶梯通道设施以及闸机、售检票机等服务设施处;乘客换乘城轨的购票比例对平均换乘时间和单位时间最大换乘人数均起到重要影响,对于平均换乘时间,城轨自动售票机数量、购票时间、城轨进站服务时间、城轨进站闸机数量的影响相对较大,对于单位时间最大换乘人数,购票时间与城轨进站闸机服务时间的影响相对较大.为提高高铁枢纽换乘效率,建议推广电子客票和多种支付方式,优化购票及检票设施.

基于多物理场仿真的油浸式变压器温度特性分析及散热器优化

准确计算油浸式变压器的温度分布并寻求优化方法,对设备运行维护具有重要意义。首先建立了35 kV油浸式变压器的3维等效模型,采用Jiles-Atherton模型模拟变压器铁芯材料的磁滞特性,通过磁场计算获取了铁芯和绕组的损耗密度分布。在此基础上将损耗密度作为热源,经过流–热耦合计算得到变压器的温度场和流场仿真结果。根据计算结果提取了铁芯、绕组区域的温度分布及截面的油流流速分布,并绘制了散热片的最高温度和流速曲线。最后结合中心组合设计和仿真分析方法得出不同散热器结构参数下的变压器热点温度,构建热点温度与结构参数间的支持向量机模型,采用粒子群算法获得了最优参数。变压器热点温度较优化前降低了15.12 K,仿真与模型预测结果的相对误差为6.42%,验证了优化模型的有效性。结果表明:优化方法能够显著降低变压器热点温度,为变压器的优化设计提供了新的思路和参考。

基于多软件平台的二维重载精密转台的控制特性仿真分析及优化

为提高二维重载精密转台动态特性,基于AMEsim、ADAMS以及Simulink多软件机电一体化联合仿真对系统控制特性进行仿真分析.本文使用AMESim建立电机模型,Adams建立二维重载系统的动力学模型,使用Simulink工具箱建立PID控制模型,最终建立三软件联合仿真模型对系统阶跃响应进行仿真分析;针对系统存在时变性、非线性和负载干扰等因素的问题,采用自适应模糊PID控制算法对系统进行控制优化.仿真结果表明,模糊PID控制算法有着响应快、无超调,稳定误差较普通PID控制减小37%左右等优点.

高校大学生心理健康评价指标体系与仿真技术研究——基于神经网络优化算法

本文以促进大学生心理良性发展为导向,以大学生心理健康问题的诱因为切入点,确定大学生心理健康评价指标体系。从分类问题和回归问题角度出发,在分类问题中使用有监督分类学习器对大学生心理健康评价体系进行建模,在回归问题中使用神经网络类学习器进行分析。使用SOM聚类算法验证大学生心理健康评价指标体系的稳健性,并基于神经网络学习器进行模型训练,针对最优权重以及阈值的选择问题使用遗传算法进行优化。

基于机理仿真的抽油机有杆泵举升系统生产参数优化设计

基于传统经验法和预测模型法的抽油机有杆泵举升系统设计方法在实际应用中要么过于简单要么过于复杂,设计方案的可靠性还有待提升。因此,应用大数据驱动技术从海量抽油机井举升系统设计方案中探索规律,推荐以提高产量和节能降耗为目标的抽汲参数优化设计最优方案,将提升抽油机井举升系统设计方法的科学性和可操作性。文章分析了抽油机井产量主控因素,将软件仿真和现场获取的抽油机井举升系统设计样本进行聚类分析融合得到新的样本库,建立了抽油机井举升系统设计方案的深度学习模型,研究了基于匹配算法的方案相似度模型,开发了抽油机井有杆泵举升系统生产参数设计推荐系统。根据实例计算验证,该系统能够根据待设计井的地质特征和开发特征,从海量样本中匹配到与地质油藏条件相似度高且运行效果良好的举升设计方案,推荐方案的举升参数及举升效果与原有方案相比有较大的提升,证明了计算模型的实际可行性,为抽油机举升系统优化设计提供了新思路及方法。

基于EDEM的茶叶平面圆筛机仿真模拟与参数优化

为解决茶叶的筛分精加工机械设备技术落后的问题,采用EDEM对茶叶平面圆筛机的筛分过程进行仿真模拟分析,以筛分效率和误筛率为评估指标,设计单因素试验验证仿真结果。采用筛分效率和误筛率为性能指标,设计正交试验得出其主要技术参数的回归方程,并利用MATLAB软件对筛网水平倾角、曲柄曲距和筛床转速等主要技术参数进行优化,最佳参数组合为筛网水平倾角5.9°,曲柄曲距37 mm,筛床转速195 r/min。试验结果表明:在最佳参数组合下,平面圆筛机的实际筛分效率和误筛率与仿真结果误差分别为1.89%和1.83%,说明仿真参数的可靠性。研究为提高茶叶平面圆筛机的筛分性能提供参考。

基于Witness的某制造车间生产线仿真优化

以某立柱制造车间生产线设计为例,运用TOC约束理论和DBR排程理论,结合Witness软件进行制造系统的建模与仿真,分析影响制造系统生产线的各种影响因素,通过设置各项参数、调整设备数量来优化生产物流,提高机器利用率和生产效率以使企业在市场竞争中获得优势。

基于Petri网和Witness的转向架生产装配系统的建模及仿真优化

转向架的生产、装配属于典型的离散事件系统,为了使某机车厂满足市场需求,降低生产成本并提升竞争力,利用Petri网对CRH2型动车组转向架生产装配系统进行了建模,描述了系统中事件的相互关系,直观地展现了转向架的生产装配流程。并在上述基础上,运用Witness软件进行仿真,找到了制约生产装配系统生产效率提高的瓶颈问题,并对系统进行优化,使生产率提高了36. 7%。

流程驱动的导弹装备保障资源配置仿真与优化

随着导弹武器装备实战化、体系化发展需求的不断深化,导弹武器装备的保障活动日益复杂,给保障资源的配置带来了挑战。为此,提出基于流程驱动的导弹装备保障资源配置仿真与优化方法。首先,基于导弹装备的保障活动对时效要求高、资源约束多等特点,建立流程驱动的导弹保障活动仿真模型与算法。然后,考虑经济规模约束,构建了面向保障效率的导弹装备保障资源优化模型。最后,以典型导弹保障流程为例,对所提模型与方法进行应用分析,验证其有效性与适应性。结果表明,基于流程驱动的保障资源配置仿真与优化方法能够有效规划导弹装备保障活动方案,评估装备保障能力,实现装备保障资源配置方案优化,为导弹装备的合理运用与资源调度提供理论与方法支撑。