河北工程大學(xué)畢業(yè)論文 1 to a no to is of it a of is of of a to as is to to of of as to or is to be to of it of of a so on in to is by or is a of a to of 河北工程大學(xué)畢業(yè)論文 2 1 n 1965, l. a. . on in 970s a In on of - is 0 it in in to of 1st so on of to to to s as of by of 0 it is is in in is of is is is n 0 is in to to of of or of 河北工程大學(xué)畢業(yè)論文 3 (1) (2) (3) (4) (5) 6) (7) (8) (9) of n on of of n of by of to of of of of s At of to of is is In of of as 河北工程大學(xué)畢業(yè)論文 4 of of so t of of of a be of in 2 in 7853 0 % 5582 %, by 0 %, 14 3 is of on of to of of so as to be in (1) of (2) 北工程大學(xué)畢業(yè)論文 5 to a at a (1) of (2) (3) to on of (4) of (5) (6) of of 河北工程大學(xué)畢業(yè)論文 6 固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的模糊優(yōu)化 0 前言 長(zhǎng)期以來(lái) ,水利水電工程固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī) (簡(jiǎn)稱啟閉機(jī) ) 的設(shè)計(jì)一直沿用經(jīng)驗(yàn)的類比設(shè)計(jì)方法 ,不僅所需的設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng) ,而且只在少數(shù)幾個(gè)方案中進(jìn)行比較分析 ,沒(méi)有精確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量所選擇方案的優(yōu)劣 ,一般很難得到近乎最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 ,可以建立一種設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)選取最優(yōu)方案的有效方法 ,即優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法是數(shù)學(xué)規(guī)劃與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 ,能夠成為解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問(wèn)題的一種工具。然而 ,由于設(shè)計(jì)中某些因素如載荷性質(zhì)、材質(zhì)優(yōu)劣很難用確定的數(shù)學(xué)量表示 ,導(dǎo)致了設(shè)計(jì)的模糊性。普通優(yōu)化方法沒(méi)有考慮這些模糊因素的影響 ,缺乏處理模糊概念的手段和方法 ,把許多因素人為地當(dāng)成確定的或隨機(jī)性地進(jìn)行 處理 ,往往漏掉了真正的優(yōu)化方案 ,甚至帶來(lái)矛盾的結(jié)果。這就是啟閉機(jī)普通優(yōu)化設(shè)計(jì)難以真正被工程技術(shù)人員接受的根本原因所在。啟閉機(jī)的模糊優(yōu)化能夠克服普通優(yōu)化的缺點(diǎn) ,它研究啟閉機(jī)優(yōu)化過(guò)程中普遍存在的模糊性 ,運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的原理 ,系統(tǒng)地分析整機(jī)及其滑輪機(jī)構(gòu)、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)等各機(jī)構(gòu)的內(nèi)在和外在聯(lián)系 ,合理地確定和計(jì)算各項(xiàng)參數(shù) ,以期達(dá)到最優(yōu)化的目的。采用模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可以突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)格局 ,克服經(jīng)驗(yàn)的、類比的或采用由許多假設(shè)和簡(jiǎn)化導(dǎo)出的計(jì)算公式進(jìn)行設(shè)計(jì)、校核、計(jì)算時(shí)的諸多局限 ,而且可以克服普通優(yōu)化設(shè) 計(jì)無(wú)視模糊問(wèn)題 ,采用剛性的約束條件的缺點(diǎn) ,使復(fù)雜問(wèn)題模糊化 ,變精確的約束條件為模糊約束條件 ,使設(shè)計(jì)更快速、更精確、更可靠、更方便。這一方法可以大大縮短設(shè)計(jì)周期 ,降低產(chǎn)品材料消耗 ,提高產(chǎn)品精度和性能 ,并獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此 ,啟閉機(jī)的模糊優(yōu)化將成為本行業(yè)眾多研究人員追求的目標(biāo)。 1 模糊優(yōu)化研究綜述 模糊技術(shù) 1965 年 , 美國(guó) 學(xué) L. A. 模糊 ) 集論的概念 ,經(jīng) M. 汪培莊等眾多學(xué)者的努力 ,于 70 年代末建立了比 較完善的模糊數(shù)學(xué)理論體系。在模糊數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù) 模糊技術(shù)雖只有 20 余年的歷史 ,但它在機(jī)械、電氣、化工、輕工、航空航天、土木、地質(zhì)、水利、氣象、企業(yè)管理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的發(fā)展勢(shì)頭迅猛 ,其應(yīng)用已創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。日本為了確保 21 世紀(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力 ,確定了模糊基礎(chǔ)研究、模糊計(jì)算機(jī)、機(jī)器智能、人機(jī)系統(tǒng)、人與社會(huì)系統(tǒng)、自然系統(tǒng)等六個(gè)模糊技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。美國(guó)不甘落后 ,重點(diǎn)討論模糊邏輯與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的河北工程大學(xué)畢業(yè)論文 7 結(jié)合問(wèn)題 ,并舉辦過(guò)一次國(guó)際性的模糊技術(shù)研討會(huì)。法國(guó)順應(yīng)潮流地成立了神經(jīng)模糊研究所 ,用以全 面地計(jì)劃開(kāi)發(fā)模糊技術(shù)。德國(guó)的電子和信息部門也把模糊技術(shù)作為重要的研究課題之一。美國(guó)市場(chǎng)信息研究公司 (最新調(diào)查結(jié)果表明 ,到本世紀(jì)末 ,模糊技術(shù)的世界市場(chǎng)將比現(xiàn)在大 30 倍。模糊技術(shù)的研究在日、美、德、法、韓等國(guó)已成果累累。我國(guó)在模糊技術(shù)的研究方面具有自己的特色 ,主要表現(xiàn)在模糊數(shù)學(xué)理論研究實(shí)力較強(qiáng) ,但缺乏學(xué)科間的交叉 ,應(yīng)用背景不明顯 ,研究的驅(qū)動(dòng)力不強(qiáng) ,實(shí)際應(yīng)用研究更是薄弱環(huán)節(jié)。 模糊機(jī)械學(xué) 近 10 年來(lái) ,國(guó)內(nèi)外一些機(jī)械科學(xué)工作者正在不斷努力 ,使用模糊方法將機(jī)械科學(xué)中一切能用經(jīng)典集合描述的概念 、原理和方法加以推廣 ,采用模糊數(shù)學(xué)理論來(lái)刻劃人們對(duì)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的機(jī)械系統(tǒng)的模糊性的認(rèn)識(shí) ,逐步形成和完善了模糊機(jī)械科學(xué)與技術(shù)的理論體系 ,模糊機(jī)械學(xué)已經(jīng)研究或正在研究的課題有 : (1) 人工智能與模糊專家系統(tǒng) ; (2) 模糊機(jī)器人技術(shù) ; (3) 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ; (4) 模糊控制理論及應(yīng)用 ; (5) 模糊識(shí)別與故障診斷 (6) 模糊綜合評(píng)判 ; (7) 模糊聚類 ; (8) 模糊優(yōu)化 ; (9) 模糊可靠性。 所有這些研究課題都取得了研究成果并正在取得重要進(jìn)展。 機(jī)械模糊優(yōu)化 在機(jī)械零部件和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 ,設(shè) 計(jì)的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)、材料強(qiáng)度及適用范圍、某些載荷的分布和性質(zhì)等 ,尤其是著眼于經(jīng)濟(jì)和效益的優(yōu)化指標(biāo) ,都具有模糊性 ,應(yīng)用模糊優(yōu)化理論能夠?qū)?設(shè)計(jì)中的模糊因素和模糊信息定量化 ,通過(guò)合理給定約束函數(shù)、目標(biāo)函數(shù)的容許值、期望值及其模糊分布函數(shù)來(lái)體現(xiàn)專家的經(jīng)驗(yàn)、觀點(diǎn)和某些公認(rèn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。西南交通大學(xué)黃洪鐘教授研究了模糊機(jī)械優(yōu)化的基本思想 ,研究把模糊優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為非模糊優(yōu)化問(wèn)題的方法。山東工業(yè)大學(xué)陳舉華博士研究了模糊多目標(biāo)優(yōu)化的方法 ,研究貼近度的尋優(yōu)、算式、加權(quán)因子及性態(tài)分析等。所有這些研究都取得了重大進(jìn)展。目前 ,機(jī)械結(jié)構(gòu)的模 糊優(yōu)化已取得了較大成果 ,機(jī)構(gòu)及整體模糊優(yōu)化還有待進(jìn)一步研究。 河北工程大學(xué)畢業(yè)論文 8 國(guó)內(nèi)啟閉機(jī)的優(yōu)化研究 啟閉機(jī)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法以經(jīng)典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ) ,采用半理論、半經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)法和類比法 ,設(shè)計(jì)過(guò)程反復(fù)多 ,周期長(zhǎng) ,設(shè)計(jì)精度差。近年來(lái) ,隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,許多跨學(xué)科的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法得到應(yīng)用 ,如極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠設(shè)計(jì)、 限元法、動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、三次設(shè)計(jì)、通用化設(shè)計(jì)。這些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法使啟閉機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)入了創(chuàng)新、高質(zhì)量、高效率的新階段。其中 ,優(yōu)化設(shè)計(jì)研究最為廣泛。武漢水利電力大學(xué)李純教授研究了面向 方案的啟閉機(jī)優(yōu)化建模、優(yōu)化方法、啟閉機(jī) 原電力部中南勘測(cè)設(shè)計(jì)院薛瑞葆教授級(jí)高工研究了啟閉機(jī)專家系統(tǒng) ;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)孫幼蘭教授研究了啟閉機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) ,所有這些研究都取得了豐碩成果。然而遺憾的是 ,到目前為止 ,這些成果還沒(méi)有全部應(yīng)用到實(shí)際工程的設(shè)計(jì)與制造中去。隨著模糊機(jī)械科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,啟閉機(jī)的模糊優(yōu)化研究將成為本行業(yè)的重要發(fā)展方向。由于模糊優(yōu)化反映了中介過(guò)渡普遍存在的模糊性 ,反映了定量研究從物理領(lǐng)域進(jìn)入到事理領(lǐng)域必然遇到的大量的模糊概念 ,反映了啟閉機(jī)系統(tǒng)必然要涉及的種種模糊因素 ,反映了定量值的模糊屬性 ,必將推動(dòng)啟閉機(jī)的優(yōu)化進(jìn)入一個(gè)新高潮 ,從而研究出能被工程界普遍接受的新成果。 2 啟閉機(jī)模糊優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義 我國(guó)水能資源有 37853 萬(wàn)千瓦 , 其中的 90 %待開(kāi)發(fā) ,水電開(kāi)發(fā)靜態(tài)投資約 35582 億元 ,啟閉機(jī)約占總投資的 3 % ,預(yù)計(jì) ,采用模糊優(yōu)化可節(jié)約成本 20 % ,因此 ,可節(jié)約投資 214 億元。 3 啟閉機(jī)模糊優(yōu)化的發(fā)展方向 從目前水利水電工程系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)看 ,啟閉機(jī)模糊優(yōu)化應(yīng)著眼于系統(tǒng)地研究和探討啟閉機(jī)模糊優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù) ,以便獲得系統(tǒng)及其機(jī)構(gòu)模糊優(yōu)化的通用模型 ,并利用這些理論和方法指導(dǎo)啟閉機(jī)模糊 優(yōu)化軟件設(shè)計(jì) ,以期獲得功能強(qiáng)、規(guī)模適中、能有效地應(yīng)用于工程實(shí)際的計(jì)算機(jī)輔助分析工具。這些關(guān)鍵技術(shù)具體表現(xiàn)在 : (1) 研究啟閉機(jī)機(jī)構(gòu)的模糊設(shè)計(jì) ,導(dǎo)出機(jī)構(gòu)的模糊優(yōu)化的一般模式。 (2) 分析并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、工藝的原型系統(tǒng) ,為實(shí)際工程提供一種廉價(jià)有效的分析工具 ,同時(shí)為進(jìn)一步的系統(tǒng)擴(kuò)展打下良好的基礎(chǔ)。 啟閉機(jī)模糊優(yōu)化的發(fā)展方向 : (1) 啟閉機(jī)的模糊設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)參數(shù)的模糊描述、設(shè)