一種基于改進(jìn)的粒子群算法的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于改進(jìn)的粒子群算法的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，屬于靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。建立靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面的參數(shù)化模型，根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)理論計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)油膜的剛度、阻尼及總功率；確定粒子群的個(gè)數(shù)，優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化范圍，粒子最大飛翔的速度，慣性因子參數(shù)，建立粒子群算法，算法中其中慣性因子與粒子飛翔的速度將隨著局部最優(yōu)解與全局最優(yōu)解的改變而實(shí)時(shí)修正；使用matlab編寫粒子群算優(yōu)化程序，計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。本發(fā)明的特點(diǎn)在于使用改進(jìn)的粒子群算法對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，算法中慣性因子及粒子的飛翔速度將隨著局部最優(yōu)解pbest和全局最優(yōu)解gbest的改變而隨時(shí)修正，這樣可提高算法的收斂速度與優(yōu)化的準(zhǔn)確性。
【專利說明】一種基于改進(jìn)的粒子群算法的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方 法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種雙圈油墊支承的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種 基于改進(jìn)的粒子群算法的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，屬于靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。 【背景技術(shù)】
[0002] 靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)（Hydrostatic Rotary Table)用有壓力的流體使有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)表 面分開并借助流體靜壓來承載。由于運(yùn)動(dòng)副之間完全被油膜隔開，所以運(yùn)動(dòng)副間的摩擦力 大大減小，同時(shí)其承載能力、運(yùn)動(dòng)精度與壽命卻大大提高。正因?yàn)橐后w靜壓支承的諸多優(yōu) 點(diǎn)，所以它廣泛的應(yīng)用于重型機(jī)床并成為其關(guān)鍵部件之一。靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的各項(xiàng)性能對(duì)于機(jī)床 的精度及加工質(zhì)量都有重要的影響，找到轉(zhuǎn)臺(tái)的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于全面提升轉(zhuǎn)臺(tái)的性能有 重要作用。
[0003] 靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)眾多需要優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)也較多較復(fù)雜，在進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)化 設(shè)計(jì)時(shí)如果對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的每一個(gè)可能取值都進(jìn)行計(jì)算再從中選取最優(yōu)解，那么其計(jì) 算量將十分巨大，所以找到一種收斂性好搜索區(qū)間廣的優(yōu)化算法對(duì)于提升轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 有重要作用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于改進(jìn)的粒子群算法的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方 法，首先計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)靜壓油膜的剛度阻尼及總功率作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，之后使用改進(jìn)的離 子群算法快速而準(zhǔn)確的找到轉(zhuǎn)臺(tái)的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為及一種基于改進(jìn)的粒子群算法的定量 式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其實(shí)現(xiàn)過程如下，
[0006] S1建立靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面的參數(shù)化模型，根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)理論計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)油膜的剛 度、阻尼及總功率；
[0007] S2確定粒子群的個(gè)數(shù)，優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化范圍，粒子最大飛翔的速度，慣性因子參 數(shù)，建立粒子群算法，算法中其中慣性因子與粒子飛翔的速度將隨著局部最優(yōu)解與全局最 優(yōu)解的改變而實(shí)時(shí)修正；
[0008] S3使用matlab編寫粒子群算優(yōu)化程序，計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[〇〇1〇] 本發(fā)明的特點(diǎn)在于使用改進(jìn)的粒子群算法對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，算法中慣性因子 及粒子的飛翔速度將隨著局部最優(yōu)解pbest和全局最優(yōu)解gbest的改變而隨時(shí)修正，這樣 可提高算法的收斂速度與優(yōu)化的準(zhǔn)確性。
【發(fā)明內(nèi)容】
包括三部分，在第一部分中建立靜壓轉(zhuǎn) 臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，在第二部分中設(shè)置粒子群個(gè)數(shù)、粒子最大飛翔速度、慣性因子 等參數(shù)；在第三部分用matlab編寫優(yōu)化程序計(jì)算優(yōu)化解。 【專利附圖】

【附圖說明】 toon] 圖1靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡圖。
[0012] 圖2支承油墊結(jié)構(gòu)簡圖。
[0013] 圖3預(yù)壓油墊結(jié)構(gòu)簡圖。
[0014] 圖4優(yōu)化流程圖。
[0015] 圖5剛度與阻尼的parato圖。 【具體實(shí)施方式】
[〇〇16] 以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[〇〇17] 本發(fā)明實(shí)施一種雙圈油墊支承的靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，下面結(jié)合附圖，對(duì)本 發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行具體說明。
[0018] 圖1為雙圈支承的靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面結(jié)構(gòu)簡圖，轉(zhuǎn)臺(tái)由轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面，基座，支承油墊，預(yù) 壓油墊組成，轉(zhuǎn)臺(tái)的自重為G，各油墊均由定量泵供油其中支承油墊的供油量為％，預(yù)壓油 墊的供油量為％。
[0019] 圖2圖3為支承油墊與預(yù)壓油墊的結(jié)構(gòu)簡圖，預(yù)壓油墊是環(huán)形油墊而支承油墊是 圓形油墊。
[0020] 步驟（1)，目標(biāo)函數(shù)的建立
[0021] 根據(jù)量綱分析將連續(xù)性方程及N-S方程簡化并求解的到一維雷諾方程和流出封 油邊的油液的流量為：
【權(quán)利要求】
1. 一種基于改進(jìn)的粒子群算法的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：該方法 的實(shí)現(xiàn)過程如下， S1建立靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面的參數(shù)化模型，根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)理論計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)油膜的剛度、阻 尼及總功率； S2確定粒子群的個(gè)數(shù)，優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化范圍，粒子最大飛翔的速度，慣性因子參數(shù)，建 立粒子群算法，算法中其中慣性因子與粒子飛翔的速度將隨著局部最優(yōu)解與全局最優(yōu)解的 改變而實(shí)時(shí)修正； S3使用matlab編寫粒子群算優(yōu)化程序，計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進(jìn)的粒子群算法的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方 法，其特征在于：轉(zhuǎn)臺(tái)由轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面，基座，支承油墊，預(yù)壓油墊組成；轉(zhuǎn)臺(tái)的自重為G，各油墊 均由定量泵供油其中支承油墊的供油量為Q〇,預(yù)壓油墊的供油量為％ ;預(yù)壓油墊是環(huán)形油 墊而支承油墊是圓形油墊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進(jìn)的粒子群算法的定量式靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方 法，其特征在于：該方法的具體實(shí)現(xiàn)過程如下， 步驟1，目標(biāo)函數(shù)的建立， 根據(jù)量綱分析將連續(xù)性方程及N-S方程簡化并求解的到一維雷諾方程和流出封油邊 的油液的流量為：

上式中κζ為轉(zhuǎn)臺(tái)的軸向剛度，Kt為傾覆剛度，Cz為軸向阻尼，C t為傾覆阻尼，Ντ為總泵 功率，nl為第一圈支承油墊的個(gè)數(shù)，n2為第二圈支承油墊的個(gè)數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般有n2 = 2nl ;
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104091004SQ201410302534
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】劉志峰, 湛承鵬, 李小燕, 羅兵, 張敬瑩 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)