MATLAB優(yōu)化工具箱在蝸桿傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

介紹了星齒行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu),建立了以體積最小進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型,簡(jiǎn)述了利用matlab優(yōu)化工具箱進(jìn)行優(yōu)化的方法,并通過(guò)實(shí)例對(duì)星齒行星傳動(dòng)加以優(yōu)化,達(dá)到了減小體積的目的。

為了優(yōu)化淤地壩壩高設(shè)計(jì),把產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益表達(dá)為由壩地生產(chǎn)效益、攔泥效益、建壩費(fèi)用、工程運(yùn)行費(fèi)用4個(gè)因素構(gòu)成的目標(biāo)函數(shù),考慮了淤地面積、攔泥、壩高、淤積年限和上游淹沒(méi)條件的約束,建立了淤地壩最優(yōu)壩高的數(shù)學(xué)模型。介紹了matlab優(yōu)化工具箱的使用方法,并用于求解優(yōu)化模型算例,結(jié)果表明:使用matlab優(yōu)化工具箱可以方便快捷地得出優(yōu)化結(jié)果,且輸入比較簡(jiǎn)單,能夠提高工作效率。

matlab優(yōu)化工具箱在鋼結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化中的應(yīng)用——利用matlab優(yōu)化工具箱對(duì)鋼結(jié)構(gòu)截面進(jìn)行優(yōu)化，具有結(jié)果可靠、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)單、雙軸對(duì)稱組合工字形梁截面的優(yōu)化結(jié)果的分析，提出了在不同情況下，該兩種組合工字形梁各自的適用條件?！　?/p>

有密封性要求的螺栓組聯(lián)接被廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械或容器中。為了達(dá)到最少化的消耗螺栓材料,達(dá)到節(jié)約成本的目的,以matlab為平臺(tái),建立了螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)模型,并利用matlab優(yōu)化工具箱中的fmincon函數(shù)較好地解決了螺栓組聯(lián)接設(shè)計(jì)問(wèn)題的最優(yōu)化問(wèn)題。

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),一般采用作圖法和解析法,作圖法誤差較大,解析法計(jì)算量大。為此,采用matlab優(yōu)化工具箱對(duì)農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)前置梯形和后置梯形兩種情況采用了fmincon函數(shù)和ga函數(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例的計(jì)算和分析,表明了matlab優(yōu)化工具箱對(duì)于解決農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)這類實(shí)際工程約束最優(yōu)求解問(wèn)題是有效的,而且精度較高,計(jì)算量較小。

針對(duì)整體式轉(zhuǎn)向梯形,對(duì)其空間結(jié)構(gòu)和前輪定位參數(shù)進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化。對(duì)初步選定的轉(zhuǎn)向梯形參數(shù),以外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角相對(duì)誤差建立目標(biāo)函數(shù)模型,利用matlab優(yōu)化工具箱對(duì)目標(biāo)函數(shù)模型進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí),matlab優(yōu)化工具箱通過(guò)改變變量參數(shù),即可實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)的整體式轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)的角接觸球軸承的設(shè)計(jì)是通過(guò)反復(fù)的試湊、校核,從而最終確定設(shè)計(jì)方案的,雖能滿足一般要求,但往往不是最佳的設(shè)計(jì)方案。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,為了進(jìn)一步地降低角接觸球軸承所受的摩擦阻力和減輕磨損,達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命的目的,以角接觸球軸承所受摩擦力矩最小為優(yōu)化目標(biāo),建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并利用matlab軟件的優(yōu)化工具箱,對(duì)角接觸球軸承進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),結(jié)果表明達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

將服從任意概率分布的隨機(jī)變量xi映射為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)隨機(jī)變量yi。從正態(tài)空間中可靠度指標(biāo)β的幾何意義出發(fā),建立了求解可靠度指標(biāo)β的優(yōu)化模型。利用matlab的強(qiáng)大優(yōu)化功能求解該模型,得到可靠度指標(biāo)β及驗(yàn)算點(diǎn)y,并討論了該模型解的存在條件。最后給出了算例及結(jié)果比較。

選取蝸桿齒數(shù)、模數(shù)和直徑系數(shù)作為設(shè)計(jì)變量,以蝸輪有色金屬齒圈體積最小作為設(shè)計(jì)目標(biāo),建立了包含3個(gè)設(shè)計(jì)變量和10個(gè)約束條件的蝸輪蝸桿傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型,給出了優(yōu)化分析與實(shí)例計(jì)算結(jié)果。

在保證傳動(dòng)的預(yù)期可靠度及其它隨機(jī)約束概率的條件下，以最小蝸輪齒冠體積為目標(biāo)，建立了za型鍋桿傳動(dòng)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，并給出了計(jì)算示例．

采用隨機(jī)方向法對(duì)塔吊回轉(zhuǎn)機(jī)的蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并用圖形表示了在優(yōu)化搜索過(guò)程中各個(gè)設(shè)計(jì)變量之間的關(guān)系,設(shè)計(jì)結(jié)果表明,可以明顯地節(jié)約有色金屬用量。

文中首先介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其次分析了平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的優(yōu)化流程，最后以實(shí)例的方式對(duì)方位角、高度角蝸桿副的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，其結(jié)果是令人滿意的。

基于matlab優(yōu)化理論,系統(tǒng)研究了蝸輪蝸桿減速裝置的目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計(jì)變量和約束條件,建立其優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,利用matlab優(yōu)化工具箱中的函數(shù)fmincon來(lái)解決單目標(biāo)多變量約束非線性優(yōu)化問(wèn)題的思路和方法。

本文利用線性規(guī)劃方法建立解決大型工程項(xiàng)目土方調(diào)配的一般數(shù)學(xué)模型,進(jìn)一步提出使用matlab優(yōu)化工具箱解決復(fù)雜線性規(guī)劃問(wèn)題的方法。結(jié)合某大型公路項(xiàng)目實(shí)際,把土方調(diào)配問(wèn)題描述為可供求解的數(shù)學(xué)形式,針對(duì)所求解的問(wèn)題建立數(shù)學(xué)模型,通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型的研究,建立邊界約束條件,編寫(xiě)matlab計(jì)算程序。調(diào)用優(yōu)化工具箱linprog函數(shù),解決大型工程項(xiàng)目復(fù)雜的土方調(diào)配問(wèn)題,獲得優(yōu)化的調(diào)配方案。

以普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的蝸桿頭數(shù)、模數(shù)、螺旋升角為設(shè)計(jì)變量,以蝸輪齒冠體積最小、傳動(dòng)效率最大、潤(rùn)滑條件最好為目標(biāo)函數(shù),應(yīng)用模糊理論對(duì)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)例驗(yàn)算。

針對(duì)隨道圍巖力學(xué)參數(shù)中有許多為隨機(jī)變量和其極限狀態(tài)功能函數(shù)高度非線性的特征,應(yīng)用工程結(jié)構(gòu)可靠性理論,在matlab優(yōu)化工具箱中采用最優(yōu)化化方法計(jì)算了隧道襯砌結(jié)構(gòu)的可靠度.結(jié)果表明:用該方法計(jì)算隨道襯砌結(jié)構(gòu)可靠度,編程簡(jiǎn)單,準(zhǔn)備工作量少,無(wú)需將狀態(tài)函數(shù)線性化,計(jì)算速度快,精度高.

將模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于電動(dòng)裝置的蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì),建立了模糊優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其求解方法進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,通過(guò)實(shí)例表明模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使蝸桿傳動(dòng)更加符合客觀實(shí)際,從而進(jìn)一步減小電動(dòng)裝置的體積,提高電動(dòng)裝置的效率。

matlab工具箱介紹.

將模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于電動(dòng)裝置的蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì),建立了模糊優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其求解方法進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,通過(guò)實(shí)例表明模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使蝸桿傳動(dòng)更加符合客觀實(shí)際,從而進(jìn)一步減小電動(dòng)裝置的體積,提高電動(dòng)裝置的效率。

以一個(gè)雙輸入單輸出溫度控制系統(tǒng)為例,詳細(xì)敘述應(yīng)用系統(tǒng)辨識(shí)工具箱進(jìn)行建模、仿真和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的過(guò)程,包括控制對(duì)象的辨識(shí)數(shù)據(jù)采集、模型估算、控制器設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真等.重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)辨識(shí)工具箱圖形用戶界面的使用方法.

matlab有三十多個(gè)工具箱大致可分為兩類：功能型工具箱和領(lǐng)域型工具箱. 功能型工具箱主要用來(lái)擴(kuò)充matlab的符號(hào)計(jì)算功能、圖形建模仿真功能、文字處理功能以及與 硬件實(shí)時(shí)交互功能，能用于多種學(xué)科。而領(lǐng)域型工具箱是專業(yè)性很強(qiáng)的。如控制系統(tǒng)工具箱(controlsystem toolbox)、信號(hào)處理工具箱(signalprocessingtoolbox)、財(cái)政金融工具箱(financialtoolbox)等。 下面，將matlab工具箱內(nèi)所包含的主要內(nèi)容做簡(jiǎn)要介紹： 1)通訊工具箱(communicationtoolbox)。 令提供100多個(gè)函數(shù)和150多個(gè)simulink模塊用于通訊系統(tǒng)的仿真和分析 ——信號(hào)編碼 ——調(diào)制解調(diào) ——濾波器和均衡器設(shè)計(jì) ——通道模型 ——同步 可由結(jié)構(gòu)圖直接生成可應(yīng)用的c語(yǔ)言源代碼。 2)控

借助matlab優(yōu)化工具箱對(duì)尚未具有標(biāo)準(zhǔn)圖的四線鐵路隧道斷面設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。軌面以上隧道斷面采用三心圓形式,選取軌面以上凈空面積s為目標(biāo)函數(shù),以描述斷面形狀的參數(shù)r1,r2,φ1,φ2,a,b,c為設(shè)計(jì)變量,通過(guò)調(diào)用matlab優(yōu)化工具箱中的功能函數(shù)fmincon搜索目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值。