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基于矩阵算式和蚁群算法的元功能链设计方案优化方法
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH122[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]临沂大学机械工程学院,临沂276005, [2]南京航空航天大学机电学院,南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金(51575264); 江苏省高校青蓝工程; 山东省自然科研基金(ZR2016EEM47)资助项目
中文摘要:

为解决矩阵算式求解元功能链设计方案过程中缺乏优化工具的问题,提出了一种矩阵算式结合蚁群算法的优化方法。分析了相似性理论,用相似度和广义距离表征两个相邻元件的兼容性;定义了相似度矩阵,并使之与设计方案矩阵关联计算,获得了蕴含元件相似度信息的设计方案矩阵;定义了设计方案的评价模型和基于蚁群算法的优化模型,给出了评价参数、权重以及评价值的计算方法;以元件的评价得分作为信息素,以广义距离作为相邻节点路径的长度,构建了信息素矩阵和概率矩阵;将方案求解问题转化为组合优化的最优路径问题,用蚁群算法直接优化蕴含在设计方案矩阵中的方案,得到了同时满足结构需求、功能需求、评价需求的设计方案。通过某三轴伺服传送机构设计方案优化的实例,验证了方法的有效性。

英文摘要:

To solve the problem of the lack of optimization tools in the matrix-based solving process of the functional chain design solution, an optimization method based on computational matrix combined with ant colony algorithm is proposed. The similarity theory is analyzed, and similarity and generalized distance are used to characterize the compatibility of the two adjacent elements. The similarity matrix is defined, and the design solution matrix containing similarity information is acquired by the calculation of the similarity matrix and the design solution matrix. The design scheme evaluation model and the ant colony algorithm based optimization model are defined, and the calculation method of the evaluation criterion, weight and value is proposed. As the evaluation score of components is pheromone and as the length of generalized distance is the path of adjacent nodes, the pheromone matrix and probability matrix is structured. The problem of solution solving is converted to the optimal path problem of combinatorial optimization. The design solution contained in the design solution matrix is optimized with ant colony algorithm, and the optimized design solution meeting the functional requirements, structural requirements and the evaluation target is obtained. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified with an example of three-axis servo drive.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603