平面连杆机构不同优化设计方法比较研究

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毕业论文范文题目： 平面连杆机构不同优化设计方法比较研究，论文范文关键词： 平面连杆机构不同优化设计方法比较研究
平面连杆机构不同优化设计方法比较研究毕业论文范文介绍开始：
　　毕业设计平面连杆机构不同优化设计方法比较研究，共112页，35180字
　　摘要
　　基于连杆机构综合问题的数学描述常为一个复杂的非线性系统，故一种行之有效的求解方法就是优化设计。本文就是应用不同传统优化设计方法和现代优化设计算法（PSO算法）分别进行两种不同用途平面机构的设计，以比较分析不同优化方法在不同问题求解中体现出的优劣性。
　　首先，以机构的几何位置为设计变量分别建立了再现函数平面四杆机构和再现轨迹平面六杆机构设计的数学模型。
　　其次，介绍了惩罚函数法与Powell无约束优化方法相结合、随机方向搜索法和复合形法三种传统有约束优化方法的原理和迭代步骤。分析了基本PSO算法的原理并在此基础上提出了“变种群PSO”、“引入并动态改变惯性权重PSO”、“带收缩因子PSO”和“双PSO”改进算法，通过典型测试函数检验不同改进算法在不同问题中的优点和缺点，为平面机构优化设计中选取改进PSO算法的参数及其变化策略或取值提供依据。
　　然后，分别用这四种方法对实际两种类型机构进行设计。设计中不仅对每种方法内不同参数取值进行了比较，而且就四种方法之间也进行了比较。结果证明：改进PSO算法在不论是在低维还是较高维机构综合问题中都具有很好的全局收敛性和收敛速度。传统优化设计方法在低维问题中也能得到较好的结果，且收敛率较改进PSO要高，但在收敛速度和精度上就要差一些；在较高维问题中，传统方法要么很容易陷入局部最优要么甚至不收敛。
　　最后，根据改进PSO算法所得的设计变量值对两种机构都进行运动仿真，都能很好满足给
　　定要求。PSO算法所拥有的较好全局搜索性、简单容易实现且功能强大的特点，在今后定能得到更好发展，为解决工程设计中复杂非线性优化问题作出很大贡献。
　　关键词：惩罚函数法、Powell无约束优化法；随机方向搜索法；复合形法；改进PSO算法
　　
　　目录
　　第1章绪论 1
　　1.1 连杆机构设计 1
　　1.2 优化设计介绍 1
　　2.1.1 优化设计概述 1
　　2.1.2 优化设计方法 2
　　2.1.3 优化设计方法的选择 3
　　1.3 微粒群算法（PSO算法） 4
　　1.4 论文工作介绍 4
　　第2章平面连杆机构的优化设计 6
　　2.1 机构的优化设计 6
　　2.2 再现函数的平面连杆机构数学模型 13
　　2.3 再现轨迹点的平面连杆机构数学模型 17
　　第3章传统优化设计方法 20
　　3.1 惩罚函数法与Powell共轭方向法相结合 20
　　3.1.1 一维确定搜索区间——进退法 20
　　3.1.2 确定一维搜索极小点——二次插值法 22
　　3.1.3 有约束问题转化为无约束问题——惩罚函数法 25
　　3.1.4 无约束优化——Powell共轭方向法 28
　　3.2 约束随机方向搜索法 32
　　3.3 复合形法 36
　　第4章现代优化设计方法——PSO算法 39
　　4.1 微粒群算法（PSO）原理 39
　　4.2 基本PSO算法 39
　　4.2.1 基本PSO算法模型 39
　　4.2.2 基本PSO算法流程 41
　　4.3 改进PSO算法 41
　　4.3.1 变种群PSO算法 41
　　4.3.2 引入并动态惯性权重系数PSO算法 47
　　4.3.3 带有收缩因子PSO算法 55
　　4.3.4 基于双微粒群的PSO算法 55
　　4.3.5 改进PSO算法参数分析 56
　　第5章再现函数平面连杆机构设计实例 58
　　5.1 利用改进PSO算法进行设计 59
　　5.2 利用惩罚函数法与Powell共轭方向法相结合进行设计 63
　　5.3 利用约束随机方向搜索法进行设计 66
　　5.4 利用复合形法进行设计 67
　　5.5 改进PSO算法与各个传统优化算法比较 69
　　5.6 所设计再现函数四杆机构运动仿真与分析 72
　　5.6.1 四杆机构的运动学 72
　　5.6.2 运动仿真结果 73
　　5.6.3 所设计四杆机构运动动画 75
　　第6章再现轨迹点平面连杆机构设计实例 76
　　6.1 利用改进PSO算法进行设计 76
　　6.2 利用惩罚函数法与Powell共轭方向法相结合进行设计 80
　　6.3 利用约束随机方向搜索法进行设计 81
　　6.4 利用复合形法进行设计 82
　　6.5 改进PSO算法与各个传统优化算法比较 83
　　6.6 所设计再现轨迹点六杆机构运动仿真与分析 84
　　6.6.1 六杆机构的运动学 84
　　6.6.2 所设计六杆机构运动动画 85
　　结束语 86
　　致谢 88
　　参考文献 89
　　附录清单 90

以上为本篇毕业论文范文 平面连杆机构不同优化设计方法比较研究的介绍部分。

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