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阐述基于遗传算法内卸式门座散货卸船机优化设计策略

收藏本文 2024-04-18 点赞:30534 浏览:136060 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近年来,起重机行业迅猛进展,起重机设计方面的竞争愈来愈激烈,设计一台起重机的利润愈来愈低。针对这种情况,求新求变是起重机械设计论述与策略进展的唯一出路。不同于传统的门座起重机,本论文所讲述的内卸式门座散货卸船机去除了转台这个常用结构,而增加了一套侧移系统,使得抓斗所抓取的物料一样可以运送到门架海侧门腿以内。由于没有转台这个大型结构,起重机整机的重量大大减轻,受力性能也得到了很大的改善。在工程设计当中,最优化是设计者所追求的目标。但是往往由于不足的复杂性,用常规策略很难找到最优解。优化设计作为近几十年来进展起来的现代设计策略,为追寻最优解提供了论述依据。其与机械设计、电子计算机技术结合起来,形成了机械优化设计这一新的学科,对工程设计当中复杂不足的解决起着重要的作用。起重机臂架系统以及变幅系统的优化设计是工程设计当中运用优化设计策略的典型实例。本论文所探讨的抓斗散货卸船机设计变量众多、目标函数复杂,采取常规的优化设计策略难以达到效果。近年来,国外出现了一种模仿自然选择与生物进化的随机搜索策略,称为遗传算法。由于其具有无需对函数进行求导,并且对函数的连续性没有要求等传统优化算法无法比拟的优点,使其为解决本论文所探讨的优化模型提供了可能。在起重机臂架系统与变幅系统的优化设计系统中,本论文将最小均方根力作为目标函数,将货物最大水平位移高度差作为约束条件,提取影响因素较大的10个设计变量,建立遗传算法单目标优化的数学模型,并且借助于Matlab遗传算法工具箱对此数学模型进行优化求解。本论文将主要针对以下几个方面进行了探讨与阐述,并取得了探讨成果:(1)根据设计经验,建立内卸式门座散货卸船机的数学模型。(2)浅析各种优化设计策略的优劣,针对内卸式门座散货卸船机的数学模型的特点,选择遗传算法作为系统优化策略。(3)探讨Matlab软件中的遗传算法优化工具箱,利用其建立起此散货卸船机的优化设计模型。(4)开发一套基于Visual C++的内卸式门座散货卸船机优化设计平台软件。关键词:散货卸船机论文优化设计论文遗传算法论文MATLAB论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    第1章 绪论10-21

    1.1 本课题探讨的目的和作用10-11

    1.2 优化策略的进展与近况11-15

    1.2.1 优化设计不足的数学模型11-12

    1.2.2 约束非线性优化算法12-15

    1.2.3 优化算法的选取15

    1.3 遗传算法原理15-20

    1.3.1 遗传算法的基本概念与现实作用15-16

    1.3.2 遗传算子16

    1.3.3 终止准则16-17

    1.3.4 遗传算法的基本算法17

    1.3.5 编码策略17-19

    1.3.6 适应度函数19-20

    1.3.7 遗传算法的运转参数20

    1.4 本课题探讨的主要内容20-21

    第2章 内卸式门座散货卸船机整机系统设计浅析21-30

    2.1 内卸式门座散货卸船机介绍21

    2.2 起重机变幅系统的设计要求21-22

    2.2.1 吊重水平位移性21-22

    2.2.2 臂架自重平衡性22

    2.2.3 最大最小幅度时系统的运动走势22

    2.3 内卸式门座散货卸船机的特点22-23

    2.3.1 水平位移补偿系统的补偿原理22-23

    2.3.2 臂架自重平衡系统的平衡原理23

    2.4 内卸式门座散货卸船机构件及主要尺寸参数浅析23-26

    2.4.1 臂架23-24

    2.4.2 摇架24-25

    2.4.3 平衡梁25-26

    2.5 内卸式门座散货卸船机数学模型浅析26-29

    2.5.1 设计变量的确定26-27

    2.5.2 约束条件27-28

    2.5.3 目标函数的确定28-29

    2.6 本章小结29-30

    第3章 内卸式门座散货卸船机优化模型的建立30-47

    3.1 臂架尺寸设计的数学模型30-32

    3.2 水平位移补偿系统设计32-36

    3.3 摇臂与变幅驱动杆设计36-37

    3.4 自重平衡系统的设计37-40

    3.5 水平性效验40-43

    3.6 自重不平衡力以及货物不平衡力性能效验43-45

    3.7 提取约束条件45-46

    3.8 本章小结46-47

    第4章 基于遗传算法的卸船机优化的实现47-62

    4.1 MATLAB的进展历程47

    4.2 MATLAB介绍47-50

    4.2.1 matlab的特点及其运用领域47-48

    4.2.2 M函数的编制48-50

    4.3 MATLAB中的遗传算法50-55

    4.3.1 遗传算法工具箱的特点50-51

    4.3.2 MATLAB中遗传算法的实现51-54

    4.3.3 MATLAB遗传算法工具箱利用的注意事项54

    4.3.4 遗传算法优化工具箱的利用步骤54-55

    4.4 遗传算法的实现历程55-61

    4.4.1 遗传算法的设计流程55-56

    4.4.2 编码策略的选用56

    4.4.3 适应度函数的确定56-57

    4.4.4 运转参数的确定57-60

    4.4.5 计算实例60-61

    4.5 本章小结61-62

    第5章 实用软件开发62-72

    5.1 用户界面概述62-64

    5.1.1 界面介绍62

    5.1.2 用户界面设计的类型62-63

    5.1.3 用户界面设计原则63-64

    5.2 软件界面介绍64-66

    5.2.1 VC软件的特点64-65

    5.2.2 VC调用接口65-66

    5.3 软件界面设计66-71

    5.3.1 系统整体设计浅析66

    5.3.2 各个模块基本形态展示66-71

    5.3.3 新型散货卸船机优化设计软件操作步骤71

    5.4 本章小结71-72

    第6章 工作总结及展望72-74

    6.1 全文总结72

    6.2 全文展望72-74

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