[發(fā)明專利]岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410171005.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN103902790B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董達(dá)善;滕媛媛;劉龍;梅瀟;楊宇華;喬榛;劉海洋;甘茂椿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙)31249
• 代理人: 周榮芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力學(xué)理論方法研究的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著物流規(guī)模的擴(kuò)大和集裝箱運(yùn)輸船的大型化（已達(dá)到18000箱），對(duì)于國(guó)際化碼頭，國(guó)際班輪的停留時(shí)間有限，船型大型化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，即是裝卸效率需提高5~6倍。盡管我們的制造商已經(jīng)做出了很大努力，比如雙吊具、雙小車、三吊具等作業(yè)方式的改變，但是機(jī)械本身沒(méi)有很大改變，使裝卸效率的進(jìn)一步提高遇到了瓶頸。原因在于裝卸岸橋在碼頭上一維排列，岸線又為有限長(zhǎng)度，效率的提高完全依賴單臺(tái)設(shè)備。前伸距、起升高度加大，起升和運(yùn)行的速度加快，導(dǎo)致整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能問(wèn)題暴露出來(lái)，機(jī)器作業(yè)中振幅加大，給對(duì)箱帶來(lái)更多困難，實(shí)際效率提高不夠理想。另外自動(dòng)化碼頭是當(dāng)今港口發(fā)展的大趨勢(shì)，自動(dòng)操作的精確定位，雖可依靠傳感器等基礎(chǔ)元器件做到，但要快速定位，還是要依靠本身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能提高。因此迫切需要研究在不增加重量的前提下，結(jié)構(gòu)全局動(dòng)力優(yōu)化技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使岸橋在不增加重量的前提下，沿小車運(yùn)行方向的晃動(dòng)減小，提高工作效率和經(jīng)濟(jì)性，降低制造和維護(hù)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)是，該方法包含：

建立岸橋起重機(jī)的簡(jiǎn)單模型，對(duì)岸橋起重機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、剛度和動(dòng)力特性進(jìn)行初步分析和調(diào)整；

對(duì)岸橋起重機(jī)的簡(jiǎn)單模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，通過(guò)遺傳方法或基于梯度法的非精確搜索法對(duì)影響岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能的設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化修改，以減小岸橋結(jié)構(gòu)沿小車運(yùn)行方向的晃動(dòng)量。

上述建立岸橋起重機(jī)的簡(jiǎn)單模型包含：

采用拓?fù)鋬?yōu)化方法選擇岸橋起重機(jī)的門框形式；

根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定岸橋起重機(jī)各部件的截面信息，并根據(jù)該截面信息建立簡(jiǎn)單模型。

上述對(duì)岸橋起重機(jī)的結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、剛度和動(dòng)力特性進(jìn)行初步分析和調(diào)整包含：

利用實(shí)尺寸試驗(yàn)橋吊平臺(tái)模擬岸橋起重機(jī)的簡(jiǎn)單模型，進(jìn)行改變聯(lián)系梁高度及其距門腿下部高度、更換斜撐桿形式、改變配重重量及其位置的靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；

在實(shí)尺寸試驗(yàn)橋吊平臺(tái)模擬的岸橋起重機(jī)的簡(jiǎn)單模型上安裝加速度傳感器和速度傳感器，檢測(cè)結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形、加速度以及岸橋起重機(jī)上大車、小車方向整機(jī)頻率。

上述靜態(tài)試驗(yàn)包含測(cè)試出小車吊額定載荷在不同車位時(shí)的靜強(qiáng)度；

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)包含：岸橋上大、小車常規(guī)運(yùn)行和緊停時(shí)，得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形、加速度時(shí)間歷程以及大、小車方向整機(jī)頻率。

采用岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度分析，選取出影響岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能的設(shè)計(jì)變量。

上述影響岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能的參數(shù)包含：聯(lián)系橫梁截面周邊板厚、臺(tái)車距離、聯(lián)系橫梁離地面高度、機(jī)房向陸側(cè)移動(dòng)的距離、機(jī)房重量、立柱在聯(lián)系橫梁下側(cè)截面周邊板厚、立柱在門框處的截面周邊板厚。

當(dāng)影響岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能的設(shè)計(jì)變量等于大于10個(gè)，則采用遺傳方法進(jìn)行優(yōu)化；當(dāng)影響岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能的設(shè)計(jì)變量小于10個(gè)，則采用基于梯度法的非精確搜索法進(jìn)行優(yōu)化。

上述通過(guò)遺傳方法對(duì)影響岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化修改的方法包含：

產(chǎn)生一個(gè)初始種群；

根據(jù)問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造適應(yīng)度函數(shù)；

根據(jù)適應(yīng)度的好壞不斷選擇和繁殖；

若干代后得到適應(yīng)度最好的個(gè)體即為最優(yōu)解。

上述通過(guò)基于梯度法的非精確搜索法對(duì)影響岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化修改的方法包含：

選擇初始解；

選擇一個(gè)適中的步長(zhǎng)；

沿著該點(diǎn)的負(fù)梯度方向搜索，得到下一個(gè)設(shè)計(jì)解；

調(diào)用計(jì)算動(dòng)力響應(yīng)的函數(shù)，得到目標(biāo)函數(shù)值和各個(gè)與約束條件相關(guān)的狀態(tài)變量；

判斷是否滿足約束條件，若否，不滿足條件則將步長(zhǎng)減半重新計(jì)算該設(shè)計(jì)解，若是，滿足約束條件則輸出結(jié)果。

本發(fā)明岸橋起重機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)有技術(shù)的岸橋起重機(jī)設(shè)計(jì)方法相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明綜合運(yùn)用基于梯度法的非精確搜索和遺傳算法，發(fā)揮兩者的長(zhǎng)處，前者下降速度快，常用于設(shè)計(jì)變量相對(duì)少量的優(yōu)化分析；后者對(duì)優(yōu)化模型無(wú)特殊要求且不易陷入局部最優(yōu)解，常用于大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析，兩者結(jié)合可兼顧常規(guī)岸橋動(dòng)態(tài)優(yōu)化需要；