Метод оптимизации в синтезе механизмов

Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ. [c.145]

Условимся называть оптимизацией (в синтезе механизмов) определение выходных параметров синтеза из условия минимума целевой функции при выполнении принятых ограничений. Все, теперь уже многочисленные, методы оптимизации можно свести в три группы случайный поиск, направленный поиск и комбинированный поиск. [c.146]

Условимся называть оптимизацией (в синтезе механизмов) определение выходных параметров синтеза из условия минимума целевой функции при выполнении принятых ограничений ). При большом числе параметров оптимизация всегда производится с применением ЭЦВМ и сводится к методам поиска комбинаций параметров синтеза. Все, теперь уже многочисленные, методы оптимизации можно свести в три группы случайный поиск, направленный поиск и комбинированный поиск. Практическое применение каждого из этих методов поясним на примере решения задачи синтеза шарнирного четырех-звенника по заданной траектории точки шатуна. [c.355]

Применение метода оптимизации для синтеза направляющего шарнирного четырехзвенника уже было показано в 71. С помощью этого метода синтеза механизмов можно решить любую задачу синтеза направляющего механизма, если известна его структурная схема. Для выбора схемы механизма можно использовать справочные данные или же выполнить сравнение нескольких механизмов, различных по своей структурной схеме, решая задачу синтеза при помощи простейшего графического поиска. [c.388]

В решении задач анализа и синтеза механизмов громадную роль сыграли современные электронные цифровые машины. Только с помощью этих машин удалось решить многие задачи анализа и синтеза. Разрешающие способности этих машин позволили варьировать гораздо большим количеством метрических, кинематических и динамических параметров. В результате удалось установить область существования механизмов с требуемыми параметрами. Составленные на основе использования электронных цифровых машин -справочные таблицы, диаграммы, номограммы и т. д. могут быть широко использованы в практической деятельности инженеров, проектирующих новые машины и приборы. По-видимому, применяя методы оптимизации, в ближайшем будущем можно будет с помощью цифровых и моделирующих машин перейти к методике синтеза механизмов на основе теории оптимизации, широко используемой в задачах управления процессами. [c.29]

Таким образом, большинство задач синтеза механизмов может быть сведено к задаче отыскания таких параметров механизма, при которых удовлетворяются принятые ограничения и целевая функция имеет минимальное значение. Как уже было сказано выше, задача эта многопараметрическая, и решение ее обычно проводится с использованием счетно-решающих машин с применением методов Монте-Карло, т. е. случайного поиска, направленного поиска и комбинированного поиска. Многие задачи синтеза механизмов могут быть решены только в приближенной форме. Тогда, кроме применения методов параметрической оптимизации, широко используются методы теории приближения функций и, [c.412]

Задача синтеза решается либо просто как поиск параметров, удовлетворяющих целевой функции, либо как выбор таких их значений, при которых целевая функция имеет экстремальное значение. В этом случае говорят об оптимальном синтезе механизма по нескольким параметрам. Практически оптимальный синтез всегда возможен только с применением ЭВМ при использовании математических методов оптимизации случайного поиска, направленного поиска и т. п. [c.62]

Сущность оптимизации при выбранной комплексной целевой функции сводится к отысканию при наложенных ограничениях таких значений параметров механизма, которые дают максимум (минимум) целевой функции, характеризующей комплексную эффективность проектируемой машины. При этом используются математические методы оптимизации, позволяющие осуществить непрерывный поиск направления улучшения внутренних параметров механизма за счет количественного изменения их значений. Так как комплексная целевая функция, получаемая сверткой векторных критериев, определяется неявным образом от внутренних параметров синтеза, что не позволяет оценить ее свойства (выпуклость, вогнутость и т. д.), то решение задач оптимизации ведется с помощью поисковых методов, получивших название методов математического программирования. В настоящее время нет экономичного, универсального метода, дающего высокую гарантию получения наилучшей совокупности внутренних параметров машины и механизма, пригодного для решения любой задачи оптимизации. В зависимости от класса решаемых задач из имеющихся в наличии программ, входящих в программное обеспечение методов оптимизации, выбирают такую, которая дает наиболее высокую вероятность отыскания оптимальной совокупности определяемых параметров с наименьшими затратами машинного времени. [c.316]

При описании комплексной целевой функции нелинейными зависимостями от внутренних параметров задача оптимизации решается методами линейного программирования если же целевая функция является линейной функцией от внутренних параметров, то имеет место задача линейного программирования. В общем случае целевая функция может иметь несколько экстремумов, отличающихся по абсолютной величине. В зависимости от типа экстремума, в котором заканчивается поиск оптимального решения, различают методы поиска локального и глобального экстремума. Если на значение определяемых параметров наложены некоторые ограничения, то решение задачи синтеза механизмов осуществляется методами условной оптимизации. В противном случае (при отсутствии ограничений) при синтезе механизмов для поиска значений определяемых параметров используют методы безусловной оптимизации. [c.316]

Параметры приближающей функции в задачах синтеза механизмов совпадают с параметрами синтеза или с их комбинациями. В отличие от методов оптимизации теория приближения функций дает возможность найти искомые значения выходных параметров синтеза не путем поиска, а непосредственно из системы уравнений, составляемой на основании условий минимума максимального модуля отклонения (19.1). [c.150]

Шарнирные механизмы с выстоем. Выстоем называется длительная остановка выходного звена при непрерывном движении входного звена. Пример такого механизма приведен на рис. 79. Практическое применение шарнирные механизмы с выстоями получили в связи с развитием машин-автоматов, где они используются в тех случаях, когда исполнительный орган, связанный с выходным звеном механизма должен после рабочего хода оставаться некоторое время неподвижным. Синтез шарнирного механизма с выстоем сводится к синтезу кругового направляющего механизма методами оптимизации или приближения функций. [c.174]

Различные методы оптимизации с применением ЭЦВМ, рассмотренные на указанных примерах, в той же последовательности могут быть использованы для любой другой задачи синтеза механизмов. Поэтому можно утверждать, что эти методы являются общими методами синтеза механизмов, а сама проблема синтеза механизмов перестала быть проблемой отыскания методов решения отдельных частных задач синтеза, [c.359]

Параметры приближающей функции в задачах синтеза механизмов совпадают с параметрами синтеза или с их комбинациями. В отличие от методов оптимизации, теория приближения [c.360]

Первый этап — выбор основного условия синтеза и дополнительных ограничений. Этот этап совпадает с рассмотренным в предыдущем параграфе выбором целевой функции и ограничений. Отличие состоит лишь в том, что при оптимизации с применением ЭЦВМ можно вычислять значения целевой функции путем последовательных расчетов по отдельным формулам и соотношениям, включая даже решение системы уравнений. При решении же задач синтеза механизмов по методу приближения функций обязательно надо иметь аналитическое выражение отклонения от заданной функции в явном или неявном виде. [c.360]

Итак, синтез плоских и пространственных механизмов по положениям звеньев обычно выполняется по двум или трем положениям с учетом дополнительных условий существование кривошипа, ограничение углов давления, конструктивное размещение отдельных звеньев и т. п. В зависимости от типа механизма и комбинации основных и дополнительных условий синтеза имеется большое количество возможных вариантов задачи синтеза по положениям звеньев. Все варианты этой задачи решаются путем несложных графических построений или применения расчетных формул, получаемых из этих построений методами аналитической геометрии. Применения методов оптимизации или приближения функций при решении задач синтеза механизмов по положениям звеньев обычно не требуется. [c.387]

Выстоем называется длительная остановка выходного звена при непрерывном движении входного звена. В предыдущем параграфе был показан шарнирный механизм с выстоем выходного звена в крайнем положении (см. рис. 120), который был предложен П. Л. Чебышевым. Синтез этого механизма сводится к синтезу механизма, направляющего по дуге окружности, и может быть выполнен рассмотренными ранее методами оптимизации или по методу приближения функций. [c.395]

При разработке новых конструкций машин возникает необходимость постановки, в той или иной форме, задач динамического синтеза, целью которого является получение законов движения исполнительных органов, т. е. законов изменения некоторых выходных координат системы, удовлетворяющих определенной совокупности технических требований. Методы достижения этой цели весьма разнообразны часто динамический синтез совмещается с кинематическим синтезом механизмов, состоящим в выборе функций положения (1.3). Если при динамическом синтезе считать заданными функции положения механизмов и динамические модели отдельных частей машины, решение задачи, синтеза сводится к определению управлений — законов изменения входных параметров u, t), s = l,. . ., I, обеспечивающих выполнение поставленных требований. Решение этой задачи часто оказывается не единственным, что позволяет выполнить некоторые дополнительные условия и, в частности, поставить задачу оптимизации законов движения. Методам динамического синтеза посвящена гл. IV. [c.14]

Синтез зубчато-рычажных механизмов рационально выполнять методом итеративного анализа на больших вычислительных установках. При этом используются методы поиска и математической оптимизации, так же как они использовались при синтезе и оптимизации рычажных ме-механизмов. И, наконец, остается отметить, что пятизвенные простые зубчато-рычажные механизмы обладают очевидными ценными свойствами, делающими их пригодными для использования в качестве направляющих механизмов. [c.215]

Позиции 5 и 6 в имени подпрограммы отводятся для обозначения параметров синтеза, режима работы, методов оптимизации и целевых функций при проектировании или исследовании механизмов. [c.25]

Свободные параметры могут варьироваться с учетом всех условий синтеза и их не удается выразить в явном виде в форме уравнений. Их находят либо путем многократного анализа механизма с различными значениями свободных параметров, либо решением нелинейной системы уравнений методами оптимизации. [c.47]

В некоторых случаях желательно синтезировать механизм с выстоем рабочего звена для этого, изучив траекторию шатунных кривых исходного четырехзвенного механизма АВСО (рис. 2.13.), подбирают для необходимого участка центр кривизны одной из кривых точку О приняв радиус кривизны Ро за длину шатуна ОО, присоединяют двухповодковую группу (4—>-5), имеющую на определенном участке высотой рабочего звена ЕО. Математическая теорема параметрического метода синтеза подобных механизмов выходит за рамки учебного курса, однако она в достаточной мере разработана. При большом числе параметров в результате большой по объему работы подбирают необходимый закон движения исполнительного звена при оптимизации условий передачи силы и других общих достаточно высоких значений показателей механизма. [c.70]

Кафедра органической химии и технологии целлюлозно-бумажного производства проводит исследовательские работы в области разработки методов синтеза новых химических продуктов, изучения кинетики и механизма реакций, оптимизации и создания новых технологических процессов. [c.163]

В случае успешного получения адекватных математических моделей для описания процессов трения и износа механизмов, например функционирующих в вакууме, в химически агрессивных средах, при облучении и в других труднодоступных и вредных для человека условиях, возникает возможность проведения вычислительного эксперимента для решения практических задач по оптимизации узлов трения. Вычислительный эксперимент получается в результате синтеза теоретических и экспериментальных методов исследования. [c.169]

Важную роль при автоматизации измерений играют алгоритмы построения программных движений исполнительных механизмов КИР. Эффективным методом синтеза таких алгоритмов может служить метод параметрического синтеза и оптимизации, описанных в гл. 2. Проиллюстрируем преимущества этого метода на примере задачи автоматического перемещения каретки-стола из заданного начального состояния х в желаемое конечное состояние Будем искать программное движение в виде [c.299]

Вариационные методы обычно связаны с оптимизацией динамического режима по средним, интегральным критериям и наиболее уместны при уменьшении износа, потерь на трение в системе, стремлении к сохранению точности, увеличению долговечности производственных машин. Тем не менее вариационные методы в задачах динамического синтеза механических систем, в частности в задачах выбора динамически оптимальных законов движения механизмов, находят еш,е ограниченное применение. [c.5]

Рассмотренные выше методы расчета размерных цепей являются частным применением более общих положений. Например, в теории точности измерительных устройств рассматривают те же, что и в теории размерных цепей, две задачи прямую задачу — оптимизация схемы, параметров и точностных требований к элементам на основе заданной допускаемой выходной погрешности устройства (синтез) и обратную задачу — расчет выходной точности устройства на основе заданных точностных требований к звеньям (анализ). Рассматривая кинематику неточного механизма, определяют первичные и действующие (непосредственно проявляющие- [c.232]

К оптимизационным относятся методы, использующие нелинейную оптимизацию и многократный анализ синтезируемого механизма [9]. Основы методики построения компьютерной программы оптимизационного синтеза РМ приведены в работе [1]. [c.341]

Синтез профиля кулачка выполним с помощью математической модели механизма. Соответствие элементов кинематической схемы и топологии механизма (рис. 24.5) показано в табл. 24.3. Для оптимизации профиля кулачка используем метод Гаусса-Зейделя. [c.509]

При большом количестве параметров задача синтеза решается численными методами многопарамет )1шеской оптимизации. Поиск оптимальных значений параметров синтеза механизма л, , Хг.. .., осуществляется в такой последовательност[1 1) выбираются первоначальные значения варьируемых параметров синтеза механизма (нулевое приближение) 2,. .., -Гп, 2) нормализуются параметры [c.17]

В настоящее время в большинстве случаев задачу структурного синтеза не удается формализовать как некоторую математическую задачу, поэтому и не удается использовать известные методы оптимизации. Возможность аналитической формулировки задач динамического синтеза позволяет для их решения эффективно использовать ЭВМ,. что касается решения задач структурного синтеза, то в настоящее время в ее решении важнейшее место принадлежит опыту конструктора. Исключение здесь составляют задачи, в которых оптимальность структуры механизма удается определить по-среством ее выражения через закон оптимального управления (3]. [c.150]

Постановка задачи синтеза передаточного шарнирного четы-рехзвенника. Передаточным механизмом называется механизм для воспроизведения заданной функциональной зависимости между перемещениями звеньев, образуюн1,нх кинематические па-р , со стойкой. Для синтеза передаточного шарнирного четырех-зненника (рис. 111, а) можно использовать как метод опт-ими-зации, так и метод приближения функций. В данной главе ограничимся изложением метода приближения функций, так как метод оптимизации был пояснен в предыдущей главе на примере синтеза шарнирного четырехзвенника для воспроизведения заданной траектории. [c.369]

В курсовом проектировании по ТММ методы многопараметрической оптимизации нашли применение при синтезе грейферных механизмов, для которых задается траектория движения некоторой точки шатуна, при динамическом синтезе кулачковых механизмов, а также при оптимальном проектировании маипшы в целом, мап 1и-мер при проектировании металлообрабатывающих машин по критерию минимального силового воздействия на станину и фундамент и т. д. [c.19]

Аналитическое выражение взвешенной разности (20.48) получается известными приемами аналитической геометрии и в зависимости от числа и комбинации вычисляемых параметров может быть представлено или обобщенным полиномом (19.12) или обобщенным полиномом с одним или несколькими нелинейными членами. Как и при синтезе передаточного шарнирного четы-рехзвенника, три неизвестных параметра находятся из системы линейных уравнений при четырех вычисляемых параметрах приходится решать одно квадратное уравнение при пяти вычисляемых параметрах —одно кубическое уравнекие. Формулы для вычислений здесь не приводятся, так как решение задачи синтеза направляющего четырехзввнника по методу приближения функций принципиально не отличается от решения задачи синтеза передаточного четырехзвенника, подробно рассмотренного в 73. Аналогично решаются и задачи синтеза других плоских направляющих механизмов. Синтез пространственных направляющих механизмов выполняется, как правило, по методу мно- опараметрической оптимизации. [c.390]

Простейшим но структуре алгоритмом глобального поиска является независимый поиск (методы Монте-Карло), оенованный на случайном переборе точек в ограниченном пространстве Gp варьируемых параметров [51, 90]. Характерной особенностью методов Монте-Карло является постоянная в течение всего поиска нлот-пость распределепия зондирующих точек. Поэтому для решения этими методами задач оптимизации машинных агрегатов с многомерными векторами Р варьируемых параметров обычно необходимо выполнить значительное число проб. Выгодным для задач динамического синтеза машинных агрегатов свойством метода случайного поиска е равномерным распределением пробных точек является возможность одновременного онределения нескольких оптимальных решений, соответствующих различным критериям эффективности. Это свойство независимого глобального поиска особенно важно для задач параметрической оптимизации машинных агрегатов, оперирующих с неприводимыми к единой мере локальными критериями эффективности. Такая ситуация характерна для параметрического синтеза динамических моделей машинных агрегатов по критериям эффективности, отражающим, ианример, общую несущую способность силовой цепи по разнородным факторам динамической нагругкепности ее отдельных звеньев (передаточного механизма п рабочей машины). Аналогичная ситуация возникает также при оптимизации характеристик управляемых систем машинных агрегатов по критериям устойчивости и качества регулирования. [c.274]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...