本文關鍵詞：四輪四向叉車非對稱轉向機構雙目標優(yōu)化研究

  更多相關文章： 四輪四向叉車 非對稱轉向機構 雙目標優(yōu)化 改進粒子群優(yōu)化(IMPSO)算法

【摘要】：四向叉車是一種集平衡重式、側面、前移式等多種叉車功能于一體的工業(yè)搬運車輛。四向叉車從結構上可分為三支點(三輪)和四支點(四輪)兩種類型。與三輪四向叉車相比,四輪四向叉車具有搬運更穩(wěn)定、轉向更安全、起升高度更大等優(yōu)點。雖然四輪四向叉車具有優(yōu)異的搬運性能,但是與三輪四向叉車相比,平穩(wěn)、可靠的轉向技術難以實現(xiàn),從而導致四輪四向叉車還未得到廣泛的應用,而且市場上也還未有國產的四輪四向叉車產品。當前,國外叉車生產廠家主要采用電控式轉向系統(tǒng)實現(xiàn)四輪四向叉車的轉向,但是采用該技術的轉向系統(tǒng)具有專利壁壘,同時存在轉向不穩(wěn)定、過載保護能力差、對路面平整度要求高等缺點,而且車輛行駛過程中容易產生堵轉現(xiàn)象。由此可見,轉向系統(tǒng)是四輪四向叉車的核心技術之一,研制性能良好且穩(wěn)定可靠的轉向系統(tǒng),是提升四輪四向叉車運動性能的關鍵所在。本文依托寧波市科技計劃項目“高端倉儲工業(yè)車輛科技創(chuàng)新團隊”,在分析某型號四輪四向叉車非對稱轉向機構轉向控制原理和動作機制的基礎上,對非對稱轉向機構進行了運動分析并建立了數(shù)學模型。為了減小非對稱轉向機構的轉向誤差,以接近Ackermann理想轉向為優(yōu)化目標,建立了非對稱轉向機構雙目標優(yōu)化函數(shù),采用改進的粒子群優(yōu)化(IMPSO)算法求解了非對稱轉向機構雙目標優(yōu)化的Pareto最優(yōu)解,使用MATLAB的GUI人機界面模塊編寫了非對稱轉向機構優(yōu)化系統(tǒng)軟件,為四輪四向叉車非對稱轉向機構提供了整套的優(yōu)化設計方法。首先,闡述了論文的研究背景與研究意義,綜述了四向叉車的研究現(xiàn)狀、轉向機構的研究現(xiàn)狀以及多目標優(yōu)化的研究現(xiàn)狀,提出了論文的架構及主要研究內容。其次,闡述了非對稱轉向機構系統(tǒng),分析了轉向系統(tǒng)中重要構件的結構和功能。重點分析了非對稱轉向機構縱向和橫向行駛轉向機理,以及橫縱與縱橫之間相互切換機理。第三,以Ackermann理想四輪轉向和兩輪轉向原理為基礎,對非對稱轉向機構縱向四輪轉向和橫向兩輪轉向進行運動學分析,并設定非對稱轉向機構的優(yōu)化目標為Ackermann理想轉向,建立了非對稱轉向機構縱向四輪轉向和橫向兩輪轉向優(yōu)化目標函數(shù),構建了優(yōu)化模型的約束條件。第四,針對非對稱轉向機構雙目標優(yōu)化問題,引入Pareto最優(yōu)解集的概念,在標準粒子群優(yōu)化算法原理的基礎上,從極值選取、粒子多樣性以及慣性權重這三方面改進了粒子群優(yōu)化算法,并以改進的粒子群優(yōu)化算法為基礎,建立了適用于非對稱轉向機構雙目標優(yōu)化問題求解的優(yōu)化算法。最后,使用MATLAB的GUI人機界面模塊開發(fā)了“四向叉車轉向機構優(yōu)化設計系統(tǒng)”軟件(簡稱：Ffsmods),在使用Ffsmods軟件對某型號四輪四向叉車非對稱轉向機構進行優(yōu)化的基礎上,從縱向／橫向轉向性能提高百分比、內外轉向輪轉角關系、外轉向輪轉角誤差三個方面分析了Pareto最優(yōu)解集中的非支配解,為非對稱轉向機構尺寸優(yōu)化設計提供了方向和依據(jù)。樣機連續(xù)運行測試結果表明,經優(yōu)化后的非對稱轉向機構縱四輪轉向和橫向兩輪轉向都具有良好的轉向性能。
【關鍵詞】：四輪四向叉車 非對稱轉向機構 雙目標優(yōu)化 改進粒子群優(yōu)化(IMPSO)算法
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH242
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 課題背景及研究意義12-13
• 1.2 四向叉車的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 四輪四向叉車轉向機構的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 多目標優(yōu)化研究現(xiàn)狀18-21
• 1.5 論文構架與主要研究內容21-24
• 1.5.1 論文構架21-22
• 1.5.2 論文的研究內容22-24
• 第2章 非對稱轉向機構系統(tǒng)及液壓控制原理24-38
• 2.1 四輪四向叉車概述24-25
• 2.2 轉向系統(tǒng)25-31
• 2.2.1 油箱組件25-26
• 2.2.2 閥組件26-27
• 2.2.3 轉向油缸27-29
• 2.2.4 驅動輪29-31
• 2.3 液壓控制原理31-36
• 2.3.1 縱向行駛轉向32-34
• 2.3.2 縱向至橫向切換34-35
• 2.3.3 橫向行駛轉向35
• 2.3.4 橫向至縱向切換35-36
• 2.4 本章小結36-38
• 第3章 非對稱轉向機構運動學建模38-48
• 3.1 Ackermann理想轉向原理38-39
• 3.2 非對稱轉向機構運動分析39-44
• 3.2.1 縱向行駛轉向運動分析40-42
• 3.2.2 橫向行駛轉向運動分析42-44
• 3.3 非對稱轉向機構雙目標優(yōu)化模型構建44-47
• 3.3.1 目標函數(shù)44-46
• 3.3.2 約束條件46-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第4章 雙目標優(yōu)化算法研究48-62
• 4.1 多目標優(yōu)化問題48-49
• 4.2 Pareto優(yōu)化49-50
• 4.3 粒子群優(yōu)化算法50-54
• 4.3.1 標準粒子群優(yōu)化(PSO)算法50-52
• 4.3.2 改進的多目標粒子群優(yōu)化算法52-54
• 4.4 非對稱轉向機構雙目標優(yōu)化算法54-60
• 4.5 本章小結60-62
• 第5章 軟件設計與優(yōu)化結果分析62-74
• 5.1 優(yōu)化設計系統(tǒng)軟件開發(fā)62-67
• 5.1.1 人機數(shù)據(jù)交互模塊63-65
• 5.1.2 優(yōu)化結果處理模塊65-67
• 5.2 非對稱轉向機構尺寸優(yōu)化67-72
• 5.3 樣機測試72-73
• 5.4 本章小結73-74
• 第6章 總結與展望74-76
• 6.1 總結74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀碩士學位期間科研成果80

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本文編號：780063