【摘要】：液壓集成塊是集成式液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，由于其外部液壓元件布局和內(nèi)部油路連通的復(fù)雜性和強耦合性，傳統(tǒng)的人工設(shè)計方法難以完成復(fù)雜的液壓集成塊設(shè)計，無法自動生成和優(yōu)化設(shè)計方案，因此研究液壓集成塊智能設(shè)計方法，并開發(fā)相應(yīng)的設(shè)計系統(tǒng)成為當務(wù)之急。本文面向液壓集成塊集成化智能化設(shè)計問題，采用面向?qū)ο蠓椒ń⒓蓧K油路動態(tài)特征模型，并采用多目標進化算法實現(xiàn)液壓元件布局和集成塊油路連通設(shè)計，取得如下研究成果： (1)在闡述液壓集成塊設(shè)計問題的基礎(chǔ)上，提出了基于分層遞階解耦的液壓集成塊設(shè)計策略及實現(xiàn)方法，包括液壓元件布局優(yōu)化設(shè)計、油路路徑智能規(guī)劃和油路動態(tài)特征設(shè)計三個層次，實現(xiàn)由粗到細的液壓集成塊設(shè)計。 (2)提出了油路動態(tài)特征建模的方法，以幾何層、拓撲層和參數(shù)層描述油路動態(tài)特征；并將油路動態(tài)特征模型與路徑規(guī)劃集成，將無沖突油路視為障礙，利用優(yōu)化算法局部規(guī)劃沖突路徑，實現(xiàn)局部特征修改和油路拓撲結(jié)構(gòu)自適應(yīng)可變。 (3)在利用布局規(guī)則或布局實例對液壓元件進行布局的基礎(chǔ)上，對液壓元件參數(shù)進行編碼，利用改進的NSGA-Ⅱ算法進行優(yōu)化計算，通過調(diào)用油路拓撲模式，快速計算油路長度和工藝孔數(shù)等目標函數(shù)，實現(xiàn)液壓元件的粗布局設(shè)計。 (4)在利用網(wǎng)格法對液壓集成塊進行環(huán)境建模的基礎(chǔ)上，提出一種新穎的混合算法MA-NSGA-Ⅱ，以迷宮算法實現(xiàn)路徑連通與確定初始種群，以改進的NSGA-Ⅱ算法實現(xiàn)優(yōu)化路徑生成；對多油口油路，則將其分解為多個兩油口連通油路，采用組合編碼、分段進化的方法進行優(yōu)化求解，實現(xiàn)油路路徑的詳細設(shè)計。 (5)在上述工作基礎(chǔ)上，基于SolidWorks API、VB.NET和Microsoft Access數(shù)據(jù)庫開發(fā)了液壓集成塊智能優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)HMB Designer，并以具體工程實例驗證系統(tǒng)的可行性與有效性。 上述研究成果豐富了液壓集成塊集成化智能化設(shè)計理論與方法，所開發(fā)的液壓集成塊設(shè)計原型系統(tǒng)有效提高了液壓集成塊設(shè)計的效率和質(zhì)量。
【圖文】：

液壓集成塊優(yōu)化設(shè)計問題是典型的 NP 完全問題(NP-completeness problem)，采用一般的優(yōu)化設(shè)計方法因影響因素過多很難設(shè)計出較好的結(jié)果。圖1-1 液壓集成塊裝配模型液壓集成塊設(shè)計主要是液壓元件布局和油路連通問題，其核心是液壓元件和油路模型的有效描述，以及優(yōu)化方法與液壓集成塊設(shè)計問題的有效結(jié)合。因此，在對液壓集成塊設(shè)計過程進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，建立液壓元件和油路特征模型，探索特征自身拓撲構(gòu)型自適應(yīng)智能可變的方法與實現(xiàn)技術(shù)，并改進相關(guān)優(yōu)化算法，實現(xiàn)液壓元件的自動布局和集成塊油路的自動生成具有重要應(yīng)用價值和實際意義。從廣義的角度講，液壓集成塊設(shè)計問題可理解為復(fù)雜空間管路布局問題，這對化學(xué)工業(yè)、船舶工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域復(fù)雜機電裝備的研發(fā)具有普遍適用性，因此液壓集成塊設(shè)計理論和方法體系的建立和相關(guān)研究成果

產(chǎn)品的設(shè)計過程是不同設(shè)計活動不斷反復(fù)、交叉進行的過程，對產(chǎn)品設(shè)計過程進行建模和分析，有助于理解產(chǎn)品設(shè)計中信息的繼承和進化。本章提出了液壓集成塊集成化智能化的設(shè)計思想，在詳細分析液壓元件和液壓集成塊油路結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)設(shè)計約束，以及闡述液壓集成塊設(shè)計問題的基礎(chǔ)上，提出基于分層遞階解耦策略的液壓集成塊設(shè)計方法，即液壓元件布局優(yōu)化設(shè)計、油路路徑智能規(guī)劃和基于動態(tài)特征的油路設(shè)計等方法，突出以優(yōu)化技術(shù)手段生成方案，以動態(tài)特征實現(xiàn)局部調(diào)整，并通過人工交互調(diào)整，最后形成設(shè)計方案。2.1 液壓集成塊集成化智能化設(shè)計思想液壓集成塊設(shè)計是以液壓原理圖為基礎(chǔ)，在確定液壓元件信息和油口連通關(guān)系后，進行液壓元件布局和液壓集成塊油路連通設(shè)計，并對布局和連通設(shè)計結(jié)果進行有效性驗證，如圖 2-1 所示。用戶需求液壓集成塊設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH137

【參考文獻】

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本文編號：2680138