[發(fā)明專利]一種高效的單缸插銷式多級順序伸縮路徑優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611214033.1
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106744389B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛艷;成凱
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B66C23/70
• 分類號: B66C23/70;B66C23/693
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發(fā)明涉及一種高效的單缸插銷式多級順序伸縮路徑優(yōu)化方法，屬于單缸插銷式多級順序伸縮路徑優(yōu)化方法。通過計算所需最大行程、所需最小行程、運行流程判斷，得出縮臂極限狀態(tài)集；將得出的所有縮臂極限狀態(tài)集按順序伸縮的原則進行步序列舉，需要步序最少的為最優(yōu)縮臂極限狀態(tài)集。本發(fā)明是通用、普適性算法，適用于n節(jié)伸縮臂、每節(jié)臂上有m個插銷位置，算法邏輯清晰、表達明確、集成度高、自成體系，可以找到深度最優(yōu)解，對是否為最優(yōu)解具備評價標準，通常，優(yōu)化力度達10％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種單缸插銷式多級順序伸縮路徑優(yōu)化方法，單缸插銷式多級順序伸縮是以一節(jié)驅(qū)動缸順序推動多節(jié)伸縮臂/套，每節(jié)臂/套上有數(shù)個銷孔位置，臂節(jié)尾部的臂銷與其外部臂節(jié)的銷孔鎖定，從而使伸縮臂/套逐級伸長到需求的長度。汽車起重機的單缸插銷式多級伸縮臂是典型的多級順序伸縮機構(gòu)。

背景技術(shù)

“單缸插銷式順序伸縮”是指：用一個伸縮油缸，依次頂伸或回縮每個臂節(jié)到某個臂銷孔位置，油缸的行程只有一節(jié)臂長。伸縮按照：“從外到內(nèi)縮、從內(nèi)到外伸”的原則。以五節(jié)伸縮臂為例，伸時按照第五、四、三、二、一節(jié)臂的順序；縮時按照第一、二、三、四、五節(jié)臂的順序，“先進后出”或“先出后進”，類似堆棧原理。如圖1所示。

因為伸縮油缸的總行程等于一節(jié)臂長，可以用每節(jié)臂占用的油缸行程長度、同時也是該臂節(jié)的插銷位置，表示臂節(jié)長度；而所有臂節(jié)長度的組合，即是臂長。如果用數(shù)字1、2、3、4分別表示油缸總行程的0％、45％、90％、100％，可用一個數(shù)組表示臂長、即臂長組合，也稱臂長狀態(tài)集。數(shù)組{1 1 1 1 1}，表示五節(jié)臂全縮(見圖1-a)；數(shù)組{4 4 4 4 4}表示五節(jié)臂全伸(見圖1-c)；數(shù)組{3 3 2 2 1}，表示有五節(jié)伸縮臂，從臂1開始，各節(jié)臂的伸出量分別是：90％，90％，45％，45％，0％油缸總行程(見圖1-b)。

因此，順序伸縮的特點：

(一)：臂長是離散的組合值，是不連續(xù)的；

(二)：臂長組合是有限的。例如：五節(jié)伸縮臂，每節(jié)臂上有四個銷孔位置，則理論組合數(shù)為4⁵＝1024，即最多有1024種臂長。

(三)：更換臂長麻煩，必須將臂節(jié)逐節(jié)全部縮回，然后逐節(jié)伸至新的臂長組合，因此伸縮效率低，速度慢。

實際上，更換臂長，從一個臂長組合切換到另一個臂長組合，有時候并不需要全縮吊臂，某些臂節(jié)位置可以保持，或者提前伸至目標位置，這樣可以節(jié)省伸縮步數(shù)，縮短伸縮時間。

節(jié)省一步往往意味效率提升10％以上，因此，如何精簡伸縮步數(shù)，提高伸縮效率，實現(xiàn)任意臂長組合伸縮路徑優(yōu)化，對順序伸縮類問題非常有意義。

目前，順序伸縮路徑優(yōu)化問題研究甚少，例如，單缸插銷技術(shù)雖得到廣泛運用，但是國內(nèi)外主機廠都沒有較好的路徑優(yōu)化方法。

文獻1《單缸插銷式伸縮臂軌跡的優(yōu)化控制方法及控制系統(tǒng)》，公開號CN101670984A。采用即時判斷的方式，每次縮一節(jié)臂，程序判斷該位置的油缸行程是否滿足要求？若滿足要求則可以保持前面臂節(jié)；若不滿足長度要求，必須再縮一節(jié)臂，再判斷一次；如此多次縮臂后，達到要求的油缸長度，才從最末節(jié)臂開始伸臂。這種“走一步、算一步”，是一種程序?qū)崿F(xiàn)方法，不是表征事物特征的算法模型，不能預(yù)先規(guī)劃優(yōu)化路徑，優(yōu)化效果有限。

文獻2《單缸插銷式伸縮臂的控制方法、設(shè)備、系統(tǒng)以及工程機械》，申請公布號CN104340884 A雖然提出了多級順序伸縮路徑優(yōu)化問題的核心：尋找縮臂極限組合，但是對算法全局性統(tǒng)籌和邏輯整體性把握有欠缺。表現(xiàn)為：

其一、流程圖復(fù)雜：按油缸停留的位置，停在第n節(jié)臂，則調(diào)用第n個子程序，子程序模塊多；同時，按油缸停留位置，將程序劃分為尾部算法和頭部算法兩部分。算法繁雜，程序體量大，占用資源。