基于粒子群算法的平衡滑轮补偿法优化设计

【摘要】：门座起重机是我国研制最早、具有重要代表性的一种旋转式有轨起重机。在门座起重机的结构设计中,变幅机构的设计是最重要的组成部分,其设计的优劣直接影响着整个门座起重机的经济性、可靠性和使用性能。 本文对门座起重机平衡滑轮补偿法单臂架变幅机构进行了深入研究,并采用变幅轨迹与水平线间的高度差之和最小为目标函数——即使吊重在变幅过程中沿着水平线或接近水平线的轨迹运动。因为起重机在工作性变幅过程中,吊重沿水平或近似水平轨迹运动,可以节省变幅功率,根据此原理本文建立了变幅机构的数学模型,并对平衡滑轮补偿法的单臂架系统进行结构优化。另外,由于单臂架系统门座起重机的变幅机构是通过安装在臂架与立柱间的变幅螺杆在电机的驱动下拉动臂架进行变幅的。因此对变幅螺杆铰点位置的布置,会直接影响到螺杆的受力情况,本文另一个优化对象即是变幅螺杆铰点位置的确定。通过对多种目标函数的优化结果进行比较,本文确定了该优化问题的目标函数——即变幅螺杆等效螺杆力最小。通过编制的优化算法程序,可以得到臂架系统的各部分尺寸以及变幅螺杆的长度和铰点位置,使变幅系统的性能达到最优。 文中数学模型的求解采用了粒子群优化算法,该算法较好地克服了传统算法搜索效率低,速度慢,易陷入局部最优解的弊端。由于粒子群算法产生较晚,所以目前工程上对于粒子群算法的应用还不多。本文将基本粒子群优化算法应用于工程实际,并得到较好的优化效果。 本文还应用Visual Basic 6.0程序设计软件开发了平衡滑轮补偿法变幅机构优化设计CAD软件,为设计人员提供了简洁友好的用户界面,该软件可以节省臂架系统的设计时间,减轻设计人员的劳动强度,文章最后还通过具体实例介绍了软件的使用方法,验证了软件的实用价值。