分插机构数字化优化和虚拟验证

【摘要】：分插机构是水稻插秧机的核心工作部件。目前国内外的分插机构研究工作很少利用计算机进行系统优化。国外主要是针对某个具体产品的研发,通过田间试验做模拟测试,通过耐久性试验来改进设计参数,所进行的研究不够系统、全面。国内企业主要是仿造国外的样机,创新性不够；国内高校主要基于作图法,通过田间试验修改参数,受到农机研究周期长的制约,很难得到最佳结果。 现代设计方法的核心是优化,是进行虚拟试验的基础。在本人从事本项目研究之前,课题组对分插机构参数优化的方法主要以人机交互优化方法为主,用户根据经验输入一组初始参数,并凭借用户的直觉,或者专家的经验来判断当前优化轨迹是否满足目标要求、结果是否可行,调整参数过程具有试凑性质,优化精度难以保证。 本论文是在本人主持的国家自然青年科学基金项目“椭圆齿轮行星系分插机构的数字化设计、分析及其实验研究”背景下,对插秧机分插机构的参数优化进行数字化设计技术研究的探索,研究成果具有一定的借鉴作用。 本文的研究结果如下： 1)基于现代设计优化方法,在数学建模的基础上,针对分插机构的优化特点,对分插机构的十二个运动学目标进行数字化设计与分析,对分插机构进行虚拟试验。 2)通过数字化设计结果和分插机构的工作原理,结合高速摄影、田间工作的结果要求,详细分析了十二个运动学要求,建立目标函数,提出满足运动学目标要求的判定方法。 3)开发了分插机构快速优化设计软件,具有优化参数、虚拟试验和虚拟测试功能。利用理论模型,通过软件分析各个参数与各目标之间的关系,按照从强到弱的顺序排出目标要求。将目标函数数字化后,在软件界面上显示出优化级别。软件还采用数据库技术存储优化结果。 4)应用综合模糊评价法对分插机构的参数优化结果进行评价。对软件平台得到的多组优化解,通过评价模型,求出所有可行解的满意度,评价出满意度最高的解,即为最优解。 本文的主要创新点如下： 1)提出了多目标、多参数的数字化“星级判定法”,目标函数计算结果在软件界面中以星级显示,并提示优化路径,优化过程快速、直观。 2)应用VISUAL STUDIO.NET和SQL SERVER软件开发工具,首次在插秧机分插机构参数优化软件中应用了动态加载数据库、持久层技术、MDI窗体等技术,利用第三方组件技术创建可视化软件平台,具有更好的人机交互环境。