基于人工鱼群算法的举升过程的时间优化方法研究.pdf

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1、HydraulicsPneumatics&Seals／N0．01．2013基于人工鱼群算法的举升过程的时间优化方法研究任建华，谢建，田桂，张磊，陈晓波(1．第二炮兵工程大学，陕西西安710025；2．陆军航空兵学院第一飞行训练团，四川宜宾644000)摘要：为消除二级液压缸换级碰撞带来的液压冲击，提出采用分级规划方法。对每一级进行规划时，在保证举升过程的平稳性以及考虑液压系统压力和流量约束的基础上，提出一种时间优化的方法。首先运用解析法建立系统的运动学和动力学模型。然后以举升时间为参数，运用五次多项式拟合机械臂的位姿变化轨迹，

2、再利用人工鱼群算法求解出最优举升时间，从而得到机械臂的位姿轨迹和液压缸的运行轨迹。仿真结果表明时间优化方法的有效性。关键词：二级液压缸；分级规划；人工鱼群算法；最优举升时间中图分类号：THI12；TP273文献标识码：A文章编号：1008—0813(2013)01—0021—03ResearchofTimeOptimizationforLiftingProcessBasedonArtificialFishSwarmAlgorithmRENJian—hua，XIEJian，TIANGui2ZHANGLei，CHENXiao—bo

3、(1．TheSecondArtilleryEngineeringUniversity，Xi’an710025，China；2．TheFirstFlightTrainingRegimentofArmyAviationInstitute，Yibin644000，China)Abstract：Stageplanningmethodisproposedtoavoidhydraulicimpactcausedbystagechangeoftwostagehydrauliccylinder．Inordertomakeeverystagem

4、ovementstable，antimeoptimalmethodispresentedbasedontheactuatingconstrains，suchashydraulicpressureandflux．Firstly，kinematicsanddynamicsmodelsofthesystemareestablishedwiththeanalyzingmethodandtheposturevarietyofthemachinealTI1isfittedbyquintiepolynomialwhilethelifting

5、timeisparameterized．ThentheoptimalliftingtimeiscalculatedbyartificialfishSWalTI1algorithm．Finally，theposturevarietyofthemachinealTI1andtherunningtrackofhydrauliccylinderaregained．Simulationresultshaveindicatedthevalidityoftimeoptimalmethod．Keywords：twostagehydraulic

6、cylinder；stageplanning；aaificialfishswarmalgorithm；optimalliftingtimeO前言意义。举升系统可视为初始位姿、目标位姿和运动轨迹1举升系统的运动学建模已知．而运动时间不确定的平面运动机构。目前对举升举升机构的运动简图如图1所示。该系统主要由过程的控制，常规方法采用匀加速一匀速一匀减速的角固定装置、二级液压缸(包括壳体、第一级缸筒、第二级速度规划方法[1]，理论上虽然能得到最优的举升时间，缸筒)和机械臂三大部分组成。机械臂与固定装置铰但由于角加速度不连续，易在举升过

7、程中产生较大的接，二级液压缸的上支耳与机械臂铰接，下支耳与固定冲击，很难保证举升过程的平稳性，严重影响系统的安装置铰接，二级液压缸伸出时驱动机械臂绕定轴转动。全．因此在工程实际中对角加速度的选取比较保守，无法实现快速举升。本文应用人工鱼群算法，在保证举升过程的平稳性以及综合考虑液压系统压力和流量等约束条件的基础上，研究含二级液压缸的举升过程的时间优化问题，仿真结果表明本文提出的优化方法能实现系统的快速平稳举升，对工程实际具有一定的借鉴收稿日期：2012—06—13作者简介：任建华(1987一)，男，四川人，研究生，研究方向：机

8、电控制。图1举升机构运动简图21液压气动与密封／2013年第O1期图1给出了举升过程中的两个不同时刻的运动状以及活塞杆的驱动力矩的增大。因此在满足举升机构态，状态一为举升系统初始时刻所处的状态，状态二为运动学和动力学约束的前提下，寻求举升过程时间最举升过程中的任一状态。建立如