2012年, 第48卷, 第9期　
刊出日期：2012-05-05

  

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  基于约束函数的变胞机构变胞方程

  刘江南;于德介

  . 2012, 48(9): 1-9.

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  变胞机构拥有多个变换的稳态和变胞态，其拓扑构态描述与分析是变胞机构结构学的难点。采用数学分析方法，探索全面、简便而准确地描述和分析变胞机构构态拓扑结构的问题。根据运动副约束的特征，定义反映运动副类型、级别、自由度、方位、性质及其随时间变化情况等诸多特征信息的参数——运动副约束函数，采用矩阵法构建以约束函数为元素的机构变胞源运动链邻接矩阵。针对合并构件、分离构件、改变构件性质、新增运动副、消除运动副及改变运动副性质等六类机构变胞方式，分别定义相应的机构变胞函数和变胞矩阵，建立相邻稳态之间变胞态的机构变胞方程。应用实例表明，所定义的运动副约束函数、运动链邻接矩阵、变胞矩阵和变胞函数等概念能简便、广泛地描述变胞机构的构态特征，基于约束函数的机构变胞方程能准确地描述和分析机构相邻稳态之间变胞态的变换过程，为变胞机构的结构分析提供一种新的途径和方法，并为进一步的变胞机构运动学和动力学分析以及机构综合研究提供理论基础。
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  隧道传感系统微位移机构的主从关联优化设计

  夏一;杜纲;傅星

  . 2012, 48(9): 10-17.

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  隧道传感系统是基于量子隧道效应，用以测量纳米级微小测量量的传感装置。其中微位移机构的设计对传感器的整体尺寸、量程、精度等性能具有重要作用。以往关于位移机构优化设计的研究主要是针对单一优化目标或普通多目标优化问题，而实际上机构不仅有多个属性需要优化，而且这些属性还可能具有不同的变量和约束，普通单层数学规划难以准确描述和解决。基于此，对隧道传感系统微位移机构的主从关联优化进行研究。根据传感系统的性能要求，对由压电陶瓷和六连杆柔性铰链机构组成的纳米级微位移机构进行初步设计。在此基础上建立柔性铰链机构空间尺寸和静态性能两个关键属性的优化模型，并构建其公共变量的协调层，形成具有主从结构的双层规划模型。提出一种面向工程背景，基于移动区间响应曲面拟合下层最优值函数的双层规划数值方法。最后对计算结果进行分析。
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  水陆两栖蛇形机器人的研制及其陆地和水下步态

  郁树梅;王明辉;马书根;李斌;王越超

  . 2012, 48(9): 18-25.

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  针对沼泽、浅滩等复杂环境对蛇形机器人的环境适应需求，在广泛分析国内外水陆两栖蛇形机器人研究最新进展的基础上，研发一种新型水陆两栖蛇形机器人。该机器人由9个具有密封设计的万向运动单元组成，保证了样机在陆地和水中均能灵活运动。基于简化的蛇形曲线得到水陆两栖蛇形机器人的基本二维运动步态即蜿蜒运动。对两个垂直平面上，即水平面和竖直面上基本步态进行复合，由基于启发式思想的三维步态生成方法，得到包括侧向蜿蜒等运动的水陆两栖蛇形机器人的多种陆地步态和水下步态，其中S形翻滚运动和螺旋翻滚运动为蛇形机器人的两种新型步态。通过步态试验验证了水陆两栖蛇形机器人的陆地和水下运动能力。在试验过程中，对陆地和水下步态的性能做出分析，分析结果对水陆两栖蛇形机器人在陆地和水下运动的位置和姿态控制具有重要意义。
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  一般6-4台体型并联机构位置正解分析

  张英;廖启征;魏世民

  . 2012, 48(9): 26-32.

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  提出一种求解一般6-4台体型并联机构(6-4 in-parallel platform，6-4SPS)位置正解的代数消元法。将6-4SPS型机构进行构型变换，转换成2RPS-2SPS型等效机构，使用由重心坐标推导出的含有一些Cayley-Menger行列式的三边测量法公式对等效机构建模。通过矢量回路关系和变量替换将8个约束方程转换为含有5个变量的5个基本约束方程；用矢量消元法对其中4个(含有3个相同变量)约束方程进行消元，推导出一个含有其余两个变量的方程；将消元后得到的方程与余下的一个约束方程联立，构造一个10×10的Sylvester结式，获得一般6-4台体型并联机构位置正解的一元高次方程，通过分析符号形式方程组变量的次数，得出该一元高次方程的次数为32次。给出了数字实例，经反解验证所有解满足原始方程，且无增根。
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  Stewart并联机构位置奇异研究

  李保坤;曹毅;张秋菊;黄真

  . 2012, 48(9): 33-42.

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  对动定平台为两个非相似的半规则正六边形的Stewart并联机构位于给定姿态时的位置奇迹进行了系统地研究。基于建立该并联机构的力雅可比矩阵，推导出机构位于给定姿态时的三维位置奇异轨迹的三次符号表达式。进一步分析发现，该机构的对于给定姿态参数的三维位置奇异轨迹相当复杂，其在一般倾斜截面上的投影曲线的几何特征也很难识别。定义动平台所在平面为特征平面，研究表明在特征平面上的位置奇异轨迹曲线均是一条二次曲线，包括无数对双曲线、四对相交直线以及一条抛物线。对于个别特殊姿态，特征平面上的位置奇异轨迹二次曲线退化为平行于脊线的一对或一条直线。提出并证明关于特征平面上的位置奇异轨迹曲线几何特征的两个定理。此外，基于Grassmann线几何以及螺旋理论简要分析了位置奇异轨迹的运动学特性。
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  一种并联机器人误差综合补偿方法

  谢平;杜义浩;田培涛;刘彬

  . 2012, 48(9): 43-49.

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  针对并联机器人轨迹规划和轨迹跟踪过程中，同时存在机构误差引起的期望轨迹与理想轨迹之间的偏差和非线性摩擦、负载变化等扰动因素引起的动态误差，提出一种并联机器人误差综合补偿方法：在轨迹规划过程中，基于并联机器人位姿误差模型将位姿误差补偿转化为驱动杆参数组合优化问题，进而利用粒子群算法寻优驱动杆参数，修正并联机器人期望轨迹；在轨迹跟踪过程中，设计基于自适应迭代学习控制算法的动态误差补偿策略，实现对期望轨迹的有效跟踪。在Stewart平台下基于ADAMS和Matlab进行仿真试验，在轨迹规划和轨迹跟踪过程中，分别修正期望轨迹偏差并补偿轨迹跟踪动态误差，实现并联机器人误差综合补偿。进一步，基于混联机床进行工件加工试验，验证方法对于提高并联机器人工作精度的有效性。
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  带有任意边缘裂纹的自由圆板流固耦合动力特性

  佀晓辉;卢文秀;褚福磊

  . 2012, 48(9): 50-55.

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  提出一种基于Rayleigh-Ritz法，分析带有任意深度、任意角度边缘裂纹的自由圆板流固耦合动力特性的方法，其中，圆板被置于无限大障板中并与单面无限大水域相临。采用同时包含对称和反对称模态振型函数的位移基函数表达带有任意边缘裂纹圆板自由振动的位移；在水体无旋、无粘、不可压假设的基础上，根据Green函数法获得水体的附加质量密度，并基于Ritz过程获得裂纹圆板湿模态对应的固有频率和振型。在与ANSYS数值仿真结果进行对比并验证方法的有效性和精度后，分析水体对带有不同深度和不同角度边缘裂纹的自由圆板动力特性的影响。计算结果表明：水体引起的固有频率降低率整体上随模态阶数的增加而减小，而裂纹深度与角度对固有频率降低率的影响较小；裂纹的出现会增大干、湿振型的差别，某些高阶模态的干、湿振型差别较大。
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  双密度双树复小波变换及其在机械故障微弱特征提取中的应用

  陈彬强;张周锁;何正嘉

  . 2012, 48(9): 56-63.

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  为改善经典小波变换在机械设备早期微弱故障特征提取中的不足，通过在滤波器组中引入适当的冗余度设计出双密度双树复小波基。双密度双树复小波变换具有两个尺度函数和四个小波函数，其中小波函数构成两组近似希尔伯特变换对，使双密度双树复小波基具有高度正则性、较小频带混叠和近似平移不变性等优良性质。频带分解上，双密度双树复小波变换的子频带中心频率处于经典小波变换相邻子频带的过渡区间上，能对经典小波变换难以处理的过渡带特征进行有效提取。将双密度双树复小波变换应用于重型卧式车床出厂检测，诊断出一处装配缺陷。同时结合平稳双密度双树复小波变换与相邻系数收缩策略提出改进消噪算法，将其应用于热轧机组减速箱齿轮故障特征提取中，检测出同一齿轮上的两处齿面损坏。
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  局部特征尺度分解方法及其在齿轮故障诊断中的应用

  程军圣;杨怡;杨宇

  . 2012, 48(9): 64-71.

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  在定义瞬时频率具有物理意义的单分量信号——内禀尺度分量(Intrinsic scale component, ISC)的基础上，提出一种新的自适应信号分解方法——局部特征尺度分解(Local characteristic-scale decomposition, LCD)。LCD方法可以自适应地将任何一个复杂信号分解为若干个瞬时频率具有物理意义的ISC分量之和，非常适合于处理多分量的调幅—调频信号。当齿轮发生故障时，其振动信号一般为多分量的调幅—调频信号，因此局部特征尺度分解方法可以有效地应用于齿轮故障诊断。对LCD和经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD)、局部均值分解(Local mean decomposition, LMD)方法进行对比，结果表明了LCD方法的优越性。同时，针对齿轮故障振动信号的调制特征，将LCD方法和包络分析法相结合应用于齿轮故障诊断，对实际的齿轮故障振动信号进行分析，结果表明LCD方法可以有效地应用于齿轮故障诊断。
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  基于统计模拟的无显式小波幅频特性计算与分析

  赵学智;叶邦彦;陈统坚

  . 2012, 48(9): 72-78.

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  为确定无显式小波在两相邻尺度上的频带重叠程度，提出采用白噪声作为小波变换的输入信号，分析利用白噪声计算小波幅频特性的原理，并与统计模拟思想相结合，提出一种计算无显式小波在二进尺度的幅频特性的方法。利用此法得到Daubechies 2～10号小波在5个二进尺度上的频率窗，它们直观地反映各小波在两相邻尺度的频带重叠情况，并定量计算每个小波相邻尺度的频带重叠面积，结果表明在Daubechies小波系中，当小波号数增加时，各个尺度上的频带重叠面积单调下降，小波的信号分离效果逐渐得到改善。通过对重叠面积比的研究进一步发现，对每个Daubechies小波的两相邻尺度，其频带重叠面积在小尺度的频率窗中所占比例小，在大尺度频率窗中所占比例大，而且在大尺度的重叠面积比基本为小尺度的两倍。
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  深海采矿整体系统动力学建模及联动开采作业过程快速仿真分析

  戴瑜;刘少军

  . 2012, 48(9): 79-88.

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  以国际海底区域多金属结核开采及我国深海采矿1 000 m海试系统技术方案为工程背景，针对整体系统联动开采作业过程模拟研究的需要，提出并开发海底履带式集矿机单刚体快速动力学仿真模型。根据深海采矿系统整体运动与约束关系，将集矿机单刚体模型与扬矿管三维离散元模型相连接，组成深海采矿整体系统快速动力学仿真模型。提出两种新的整体联动开采作业方式——纵向联动折返式与横向联动折返式。通过分析、设计及仿真控制，实现两种整体联动开采作业方式的快速仿真分析。讨论集矿机按两种新提出的采集路径行走，同时采矿船拖曳扬矿管跟随集矿机运动时，整体系统的纵向与横向联动作业动力学特性。仿真分析结果表明，整体系统联动作业过程中各子系统均能保持在各自的稳定范围内运动，进而证明两种新提出的集矿机采集路径的可行性以及整体系统纵向与横向联动折返式作业方式的合理性。深海采矿系统整体联动开采作业过程动力学分析将为整体联动控制研究奠定基础，并为将来的深海采矿海试以及商业开采过程操控提供重要的理论分析基础与技术参考。
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  多非线性弹性约束下轧机辊系振动特性v

  刘浩然;刘飞;侯东晓;时培明

  . 2012, 48(9): 89-94.

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  考虑四辊轧机在轧制过程中液压压下缸和平衡缸的非线性弹性约束作用，建立轧机辊系的多分段非线性动力学方程。运用平均法求解系统的频率响应方程，并采用奇异性理论分析系统的分岔行为，得到系统的转迁集以及6组不同的分岔图。以轧机实际参数为例，分析各非线性参数对系统幅频特性曲线的影响，发现系统幅频曲线在各分段处具有向高频段拐弯的特性，适当选取系统参数可有效减小这种行为的发生，这为抑制轧机辊系振动提供了理论参考。
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  基于各向异性的Galfenol复合悬臂梁三维非线性耦合模型

  朱翔鸥;舒亮;吴桂初;陈定方;卢全国

  . 2012, 48(9): 95-102.

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  通过Maxwell方程研究动态条件下三维驱动磁场的非线性分布，利用弱解式方程将Galfenol合金本征非线性模型与复合悬臂梁结构模型进行耦合，得到基于各向异性的悬臂梁磁机耦合非线性模型。模型仿真结果表明，磁感应强度最大的位置出现在靠近悬臂梁固定端的一侧，悬臂梁机械应变的分布结果与磁感应强度类似。分别利用非周期阶跃信号和周期正弦信号对复合悬臂梁进行试验研究。结果表明，所建立的三维非线性耦合模型可以较好地预测试验数据中的死区部分、线性区间以及饱和区间，由于柔性结构中存在的次谐波扰动，阶跃响应中试验曲线出现小幅波动现象，模型可以较好捕捉试验结果中出现的次谐波扰动特征。
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  高速下轿车转向系非线性振动的分岔特性

  王威;宋玉玲;薛彦冰

  . 2012, 48(9): 103-110.

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  当轿车以80 km•h–1及以上速度行驶时，将会出现严重的前轮摆振现象。针对轿车高速行驶状态中出现的摆振问题建立轿车转向系统4自由度非线性动力学模型，计及转向连杆的弹性作用，将该动力学模型简化为弹簧阻尼元件，综合考虑轮胎非线性侧向力、转向横拉杆铰链间隙，以及主销处的干摩擦等非线性因素，在车轮具有失衡量的情况下分析转向系统的非线性动力学特性，数值计算动力学系统的分岔图、Poincaré映射、频谱图，得到转向系统随动态参数变化的分岔规律和运动规律，基于施米特正交化方法计算振动系统的最大Lyapunov指数谱和特定分岔点的各维指数，确定系统的运动状态，划分系统的失稳区间，为转向系统动态参数的设计与优化以及非线性摆振的主动控制与被动控制提供了理论依据。
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  地铁车辆连挂冲击非线性动力学模型*

  张锁怀;孟旭

  . 2012, 48(9): 111-116.

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  在考虑车钩缓冲器非线性刚度和阻尼、车辆轮轨之间摩擦力的情况下，建立编组列车连挂冲击的非线性模型。根据试验结果，确定了缓冲器的非线性刚度和阻尼，并将数值仿真结果与试验结果进行比较，证明了模型的正确性。使用数值仿真方法，分别研究六车编组、二车编组列车的连挂冲击特性。研究结果表明，车辆连挂碰撞时，冲击分界面处的缓冲器的冲击力、压缩行程最大；不同数量的车辆编组碰撞冲击时，最大冲击力不但存在差异，而且，缓冲器的压缩行程、吸收的能量也不相同；距离冲击分界面较远的车辆之间，可以配置容量较小的缓冲器。
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  基于拓扑与形状优化的柴油机机体低振动设计

  杜宪峰;李志军;毕凤荣;张俊红;王霞;邵康

  . 2012, 48(9): 117-122.

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  为实现机体的低振动优化设计，在试验验证有限元模型正确性的基础上，采用拓扑优化和形状优化方法，保证不同层次优化模型的承接性，以机体模态频率和整机振动烈度值作为优化设计目标，采用数值模拟方法对机体进行振动响应分析，为机体的优化设计识别出机体振动状况分布。以四缸柴油机机体的虚拟样机为设计对象，通过拓扑优化与形状优化得到设计变量最优解，并综合考虑相关因素确定全部布局和细节设计的最终优化方案。优化结构分析结果表明，优化后各阶模态频率均得到了提高，同时整机振动烈度值降低了34.8%，优化后的机体在满足结构刚度和强度条件下实现了机体振动烈度处于安全区域。研究表明所提出的拓扑优化和形状优化在设计效率和精度都有所提高，在机体的低振动设计中可行且有效。
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  轴向运动矩形板的谐波共振与稳定性分析

  胡宇达;冯志强

  . 2012, 48(9): 123-128.

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  针对轴向运动矩形薄板的非线性振动问题，在给出薄板运动的动能和应变能的基础上，应用哈密顿变分原理，推得几何非线性下轴向运动薄板的非线性振动方程。通过位移函数和应力函数的设定，并应用伽辽金积分法，得到四边简支边界约束条件下受横向激励载荷作用轴向运动薄板的达芬型振动方程。利用多尺度法对系统的非线性谐波共振问题进行求解，得到稳态运动下关于共振幅值的幅频响应方程。依据李雅普诺夫运动稳定性理论对定常解的稳定性进行分析，得到解的稳定性判别式。通过数值算例，得到不同横向载荷和轴向速度下共振幅值的变化规律曲线图以及对应的相图，讨论分岔点变化以及倍周期运动规律，分析横向激励载荷和轴向运动速度对系统非线性动力学行为的影响。
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  基于等距特征映射和支持矢量机的转子故障诊断方法

  孙斌;薛广鑫

  . 2012, 48(9): 129-135.

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  针对振动信号的非线性特征，提出一种基于等距特征映射(Isometric feature mapping, ISOMAP)和支持矢量机(Support vector machine, SVM)的转子故障诊断方法。利用ISOMAP把数据从高维空间投影到低维空间而不改变数据内在属性的特点，对高维的故障振动信号降维并提取出低维的数据作为特征矢量，采用一种新核函数支持矢量机作为分类器进行故障诊断。将该方法应用于转子故障诊断，结果表明，ISOMAP-SVM方法不仅具有较高的故障诊断率，而且取得振动信号在低维空间的可视化表示。与其他核函数相比新核函数支持矢量机具有较好的诊断效果。
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  动力模块车组的运动建模与规划

  潘大雷;郭为忠;高峰

  . 2012, 48(9): 136-143.

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  大型动力平板车及其动力模块车组是重载超大型设备与物件运输的核心装备，具有轮组数量多、轮组与转向盘采用数字连接、各轮组独立转向驱动和控制等特点，合理的轮组运动建模与规划是保证其正常高效作业的基础。根据工程应用实际需求并保证计算的实时性要求，提出典型和一般两大类运动模式。典型运动模式即绕某一固定点旋转，采用梯形转向解析法建立各轮组转角模型，并得出最小转弯半径；一般运动模式即沿任意曲线路径行进，通过分解转化为典型运动模式，再相应解算。多车并车为动力模块车组时，基于模块化思想，通过全局向单车坐标系的转换，将车组运动转化成各单车运动，再由各单车解算轮组转角，实现动力模块车组的分布式实时计算。数值仿真验证了所提方法的可行性。
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  面向机电耦合振动抑制的电主轴系统匹配特性研究

  吕浪;熊万里;侯志泉

  . 2012, 48(9): 144-154.

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  电主轴系统存在复杂的机电耦合作用，若系统机电参数匹配不当，将引起机电耦合振动，导致系统稳定性下降，工件加工表面质量降低。利用将电动机与主轴系统机械特性分离的动力学分析方法难以对系统的机电耦合振动进行有效的分析评价，也难以实现系统机电特性的优化匹配。提出基于机电耦合动力学模型的电主轴系统匹配特性分析方法，利用所提出的方法研究磨削电主轴系统逆变器工作参数、电主轴电动机电磁设计参数和砂轮机械参数对脉动转矩及定子电流频谱特性的影响，并在凸轮轴磨床上进行试验。揭示系统机电耦合振动的物理机制，提出通过优化逆变器工作参数、电主轴电动机电磁设计参数和砂轮参数抑制机电耦合振动的方法。经理论与试验分析证实，通过优化逆变器工作参数可有效抑制机电耦合振动，提高系统匹配特性和磨削质量，从而证实所提出的基于机电耦合动力学模型的电主轴系统匹配特性分析方法是有效可行的。
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  多工位装配序列粒子群优化算法

  王丰产;孙有朝;李娜

  . 2012, 48(9): 155-162.

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  针对传统单工位装配序列求解上的不足，将粒子群算法应用于多工位多目标装配序列优化的求解，提出一种面向复杂多工位产品的装配序列优化方法。采用优先序列图(Assembly precedence graph, APG )来描述零件间的优先约束关系，构建优先关系矩阵、装配干涉矩阵、工位能力表和装配信息表，描述装配部件干涉及工位之间的关系；给出粒子群算法编码体系和装配关系算法模型表达方法；综合考虑装配操作成本、装配工具更换成本和装配夹装变更成本和运输成本的影响，提出有工程意义的适应度函数的表达式；根据APG 生成随机的可行初始装配序列，并利用粒子群算法(Particle swarm algorithm, PSO)对装配序列和装配工位进行优化。以飞机起落架装配序列规划实例验证多工位粒子群装配序列优化算法有效性。
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  基于自适应蚁群算法的工艺路线优化

  常智勇;杨建新;赵杰;卫海峰

  . 2012, 48(9): 163-169.

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  针对计算机辅助工艺设计中最优方案选择，提出一种以制造资源更换率最低为目标的自适应蚁群优化方法(Adaptive ant colony algorithm, AACA)。通过分析零件特征，根据精度要求对制造特征进行分解，提出加工元概念。加工元被定义为特定的制造特征、加工阶段、加工方法、制造资源、装夹位置的集合，工艺路线的确定被转换为对加工元的优化顺序安排问题。以制造特征之间的几何位置约束，各加工阶段的先后顺序约束为基本元素，构造加工元优选约束矩阵，给出基于优选约束矩阵的加工元优选原则。在加工元优先顺序约束和可用制造资源的共同约束下，将缩短加工周期、提高加工质量和降低加工成本的综合目标表达为制造资源更换率最低，进行优化目标函数的数学建模。指出加工元优化排序可类比旅行商问题，并选择AACA进行优化求解。实例分析表明提出的方法可以可靠和有效地得到符合生产实际的工艺路线。
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  网格曲面上测地B样条曲线交互操作与重用

  刘斌;韩林;林俊义;黄常标;江开勇

  . 2012, 48(9): 170-177.

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  针对现有曲面上自由曲线设计重用方法的不足，提出一种流形网格曲面上曲线几何变换方法，达到曲线重用与再设计的目的。网格曲面上的曲线用测地B样条表示，具有与欧氏空间中传统B样条相一致的明确数学模型；引入对数映射理论将给定的源曲线控制顶点映射到切空间，获得它们的法坐标，按照曲线迁移前后控制顶点法坐标保持不变的原则，建立曲线迁移前后控制顶点的对应关系，实现类似于欧氏空间中的平移、旋转和缩放等几何变换。以网格曲面上离散对数映射理论为基础，将欧氏空间中的对称定义拓展到曲面空间，提出曲面上曲线的广义镜像概念并给出具体的算法实现。法坐标很好地保持了控制顶点之间的测地距离和相对位置关系，因而也保证了曲线迁移重用过程中的形状保持性。试验结果表明，所介绍方法健壮、有效，能满足曲面上曲线的交互设计要求。
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  改进空化模型和修正湍流模型在螺旋桨空化模拟中的评估分析

  杨琼方;王永生;张志宏

  . 2012, 48(9): 178-185.

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  为评估改进Sauer空化模型和修正切应力输运湍流模型联合使用时在螺旋桨空化模拟中的效果，以及“当 > 时，叶梢截面压力系数分布相对不再改变”的空化初生判定准则的适用性，以E779A螺旋桨为对象，对轻度( )、中度( )和重度( )空化程度下的桨叶空化形态、空化面积、叶截面压力系数分布、推力和力矩崩溃性能曲线以及初生空化数进行校验和分析。结果表明，在轻度空化下模拟空化面积较试验值略小；中度空化下与试验值吻合很好，模拟精度明显高于同类文献；在重度空化下因包含了泡空化面积而较试验值要大。在设计和非设计进速系数下，预报因空化引起的推力下降起始点均与试验值吻合很好，但推力衰减指数较试验值要大。应用空化初生判定准则得到J=0.77工况下初生空化数为3.25，较试验值仅偏差0.6%。由此表明，所采用的数值模型对于螺旋桨轻度和中度空化程度下的空化性能模拟具有较高的精度，所提出的空化初生判定准则是可信而且适用的。应用该准则，在求取0.88R(低侧斜桨)或0.7R(大侧斜桨)截面的初生空化数后，可较准确地预报螺旋桨空化斗图谱，进而预报舰艇空化初始航速。
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  基于Pareto解集蚁群算法的拆卸序列规划

  邢宇飞;王成恩;柳强

  . 2012, 48(9): 186-192.

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  为提高产品拆卸序列规划的效率，分析拆卸序列规划问题中的多个优化目标平衡问题，提出一种基于Pareto解集的多目标蚁群优化算法求解此类拆卸规划问题，并给出拆卸序列的构建过程。通过利用拆卸矩阵推导拆卸可行条件，获得可以执行拆卸操作的零件及其可行的拆卸方向。通过利用零件的轴向包围盒(Axis aligned bounding boxes, AABB)计算零件的拆卸行程。考虑拆卸方向改变次数、拆卸总行程、拆卸零件数量为优化目标，通过利用蚁群算法搜索可行解并计算各个解之间的支配关系，得到Pareto解集，实现求解优化的拆卸序列，给出算法的具体步骤。最后以单杠发动机为拆卸实例，利用所提方法进行拆卸序列规划求解，通过分析试验结果，并对比典型的单目标蚁群规划算法，证明了该方法的高效性和可行性。