基于遗传算法的铲运机传动系统的模糊优化.pdf

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1、基于遗传算法的铲运帆传动系统的模糊优化口陈惠贤t，2口常留学1,2口辛志民口张建超1．兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室兰州7300502．兰州理工大学机电工程学院兰州730050摘要：在考虑铲运机传动系设计时各种模糊因素的基础上，根据模糊数学的原理建立了铲运机传动系参数模糊优化设计的数学模型：给出了模糊优化设计的方法以及遗传算法，并利用MATLAB的遗传算法工具箱进行寻优计算；最后以一个实例证明该优化方法可得到比常规优化方法更好的设计结果。关键词：铲运机传动系统模糊优化遗传算法中图分类号TH243文

2、献标识码：A文章编号：1000—4998(2011)12—0011-04铲运机(LHD)主要用于地下矿区和隧道工程，它根据设计要求的边界往往是不清晰的．在建立传的动力性、燃油经济性是评价其设计优劣的重要指标。动系统的数学模型时应对一些参数作相应的处理。铲车辆动力传动系统的优化设计问题一般分为两类。一运机的最高设计车速一、最大动力因数D一、最大爬类是在给定传动系的情况下．优选与传动系统相匹配坡度～等参数仅反映极限情况的性能，所以作为约束的发动机：另一类是在车辆基本参数和发动机已给定条件进行处理同时考虑到这些参数的模糊性．在

3、建立的情况下优选传动系统由于目前大多数研究未考虑模糊优化模型时对这些参数作为模糊约束处理。影响传动系参数优化的各种模糊因素．故而其优化结考虑到各种车型的使用情况．所建立的目标函数果往往可能难以真正收敛到最优点本文考虑传动系有所不同本文根据国内外汽车设计经验．选用铲运机统设计的各种模糊情况．并结合MATLAB遗传算法进原地起步连续换挡的加速时间作为动力性衡量指标：行寻优计算经济性的评价指标选用多工况循环百公里油耗1．1设计变量的确定1模糊优化数学模型的建立车辆动力性、经济性的优劣除了与各种使用工况有很大关系外．还与传动系的

4、匹配有直接关系。因此，收稿日期：2011年6月项式插值，可直接得到机器人的最优轨迹规划。ConferenceonRoboticsandAutomation，Nagoya，Japan，参考文献1995．[1]张志强．Powercube可重构模块化机器人研究[D]．成都：西[6]张连东，王德伦．一种基于测地线的机器人轨迹规划方法华大学．2008．[J]．机器人，2004，26(1)：83—86．△[2]范国梁，王云宽．基于几何方法的多智能体群体刚性运动(编辑功成)机械制造49卷第568期2011／12回如果希望这几项参数达到

5、最大程度的协调．就必须选将式(3)写成微分形式并对6工况分别积分从而取合理的变速器传动比和减速器传动比．故选取变速求得铲运机在各工况行驶的油耗Q(涪1，2，⋯，6)，最终器和主减速器传动比作为设计变量(直接挡除外)。设求得铲运机在6循环工况时的经济目标函数为：铲运机的挡位为4，用(=l，2，3，4)表示变速器各挡传Q=(4)动比，用i表示主减速器传动比，故传动系参数模糊优化设计的设计变量：1．2．3铲运机性能评价综合目标函数的建立：[l，2，3，4，5T[ig】，i，i庐，i84，io]T(1)在考虑动力性能和经济性能求

6、解时．为了能使铲式中：igl、ig2．、i84分别为传动系各挡传动比；。为主减运机整体目标函数获得最优。同时保证动力性和经济速器传动比性有良好的匹配．本文将两个目标函数按照线性加权1．2目标函数的建立法使两个目标函数统一成单一的目标函数：即：本文以铲运机原地起步连续换挡的加速时间作为minF(x)=[T(x)，Q()]，ER“；铲运机动力性衡量指标．以多工况循环百公里油耗作1．3优化约束条件的建立为铲运机经济性评价指标1．3．1一般约束1．2．1动力性目标函数的建立⋯1)最高挡动力因数应当不小于设计任务书所要在不考虑铲运

7、机的坡度阻力时．由汽车行驶方程求最高挡最大动力因数：gl()：D0nx()一D0≥0；捉：[一(Ff+)]可得铲运机原地起步连续换挡至最高车速一加速时间：(＼垃一CDAVTm一1～D≥0(5)r21．15／式中：为发动机最大转矩，N·ITI；为发动机最大』i(2)转矩时车速，km／h；D()为最高挡最大动力因数；式中：为起步时间，s，即起步时离合器打滑过程，由D为设计任务书要求最高挡最大动力因数。试验测定；为起步过程结束时铲运机最低车速，m／2)最大爬坡度不应小于设计任务书要求最大爬s；Ft、、分别为铲运机加速过程中驱动

8、力、滚动阻力坡角度：和空气阻力，N；m为铲运机总质量，kg；6为非稳定工g2()：0c(1)一ot~>O；即：况时铲运机旋转质量换算因数G。ssin一26)一以的最小值作为铲运机优化匹配的动力目标。1．2．2经济性目标函数的建立[2式中：仅一(。)为铲运机最大爬坡度；一为设计任务书目前．最常见的经济性评价指标为6工况