[發(fā)明專利]一種六自由度并聯(lián)機構優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611105178.8
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106844827B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 譚爽;梁鳳超;康建兵;林喆;康曉軍;張超
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

本發(fā)明涉及一種六自由度并聯(lián)機構優(yōu)化方法，在ADAMS中建立六自由度并聯(lián)機構模型；根據(jù)六自由度并聯(lián)機構模型中的結構優(yōu)化參數(shù)和目標函數(shù)，編寫六自由度并聯(lián)機構遺傳算法；利用動態(tài)鏈接庫技術把六自由度并聯(lián)機構遺傳算法添加到ADAMS中，在ADAMS的優(yōu)化設計對話框中選定運動方式、優(yōu)化目標函數(shù)，優(yōu)化參數(shù)以及約束條件；在優(yōu)化算法中調(diào)用六自由度并聯(lián)機構的遺傳算法，從而完成六自由度并聯(lián)機構的優(yōu)化。本發(fā)明利用了ADAMS參數(shù)化建模靈活、效率高和動力學分析準確方便的優(yōu)勢，同時綜合利用了遺傳算法全局優(yōu)化能力強、魯棒性強和并行處理的優(yōu)點，實現(xiàn)了人工智能算法和機械優(yōu)化相結合，能夠高效完成六自由度并聯(lián)機構的結構優(yōu)化設計。

技術領域

本發(fā)明涉及一種六自由度并聯(lián)機構優(yōu)化方法，屬于結構設計及優(yōu)化領域。

背景技術

目前關于六自由度并聯(lián)機構優(yōu)化設計方法可分為兩類：一類是基于ADAMS機械仿真軟件，利用ADAMS中提供的傳統(tǒng)優(yōu)化算法來優(yōu)化機構參數(shù)，即OPTDES-GRG和OPTDES-SQP。這兩種算法都是Design Synthesis公司提供的OPTDES代碼，并且都要求設計變量有一定的變化范圍，目標函數(shù)在一定范圍內(nèi)工作。缺點是這些傳統(tǒng)算法在實際工作中，很難達到理想效果，易陷入局部最優(yōu)解，并且變量多于4個時，容易出現(xiàn)軟件錯誤提示。

第二類是基于C語言或MATLAB等編程，使用不同優(yōu)化算法進行六自由度并聯(lián)機構的優(yōu)化計算。優(yōu)化算法可以靈活選擇，除去傳統(tǒng)優(yōu)化算法，還有基于模擬生物體系的仿生優(yōu)化算法，比如遺傳算法和蟻群算法。專利CN201310626619.9提供的《一種標準六自由度并聯(lián)機構全局優(yōu)化設計方法》考慮并聯(lián)機構的負載特性，給出了滿足局部最佳動態(tài)各向同性的標準Stewart并聯(lián)機構結構參數(shù)設計。但是方法比較繁瑣，不利于提高優(yōu)化效率。這些人工智能或其他復雜優(yōu)化方法具有全局搜索能力強，但是得到的界面不夠直觀，無法與動力學、運動學相結合，不夠靈活方便。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明解決的技術問題是：克服背景技術中的不足，提供一種六自由度并聯(lián)機構優(yōu)化方法，綜合考慮并聯(lián)機構的負載特性、工作空間、定位精度、包絡尺寸、經(jīng)濟技術方案，結合ADAMS參數(shù)化建模靈活、效率高和動力學分析準確方便的優(yōu)勢，與遺傳算法全局優(yōu)化能力強、魯棒性強和并行處理的優(yōu)點，針對ADAMS軟件提供優(yōu)化算法的用戶接口，利用動態(tài)鏈接庫技術，將遺傳算法添加到ADAMS中，并在ADAMS中建立了并聯(lián)機構參數(shù)化模型，建立ADAMS與目標函數(shù)的鏈接。從而進行對六自由度并聯(lián)機構結構參數(shù)的優(yōu)化設計。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種六自由度并聯(lián)機構優(yōu)化方法，步驟如下：

(1)在ADAMS中建立六自由度并聯(lián)機構模型；

(2)根據(jù)六自由度并聯(lián)機構模型中的結構優(yōu)化參數(shù)和目標函數(shù)，編寫六自由度并聯(lián)機構遺傳算法；

(3)利用動態(tài)鏈接庫技術把六自由度并聯(lián)機構遺傳算法添加到ADAMS中，在ADAMS中，在優(yōu)化設計對話框中選定運動方式、優(yōu)化目標函數(shù)，優(yōu)化參數(shù)以及約束條件；在優(yōu)化算法中調(diào)用六自由度并聯(lián)機構的遺傳算法，從而完成六自由度并聯(lián)機構的優(yōu)化。

所述步驟(1)中，在ADAMS中建立六自由度并聯(lián)機構仿真模型如下：

選取結構優(yōu)化參數(shù)為上鉸點分布圓半徑、上鉸點分布角、下鉸點分布圓半徑、下鉸點分布角和中位時支桿長度，并確定結構優(yōu)化參數(shù)的上下限；在ADMAS中根據(jù)結構優(yōu)化參數(shù)變化時支桿的行程變化，得出六自由度并聯(lián)機構在不同方向運動時的特點，并基于此確定優(yōu)化目標函數(shù)為支桿伸長最大值的最小值，仿真的運動形式為沿Z軸的正弦運動，最后建立約束條件函數(shù)。

所述步驟(3)中，將六自由度并聯(lián)機構遺傳算法的程序生成.obj文件，并通過ADAMS軟件編譯產(chǎn)生動態(tài)鏈接庫文件.dll，利用動態(tài)鏈接庫技術，建立ADAMS/View與目標函數(shù)的鏈接，從而實現(xiàn)優(yōu)化設計時成功運行自定義算法，即所述遺傳算法。