基于遗传算法的内卸式门座散货卸船机优化设计方法的研究

摘要

近年来，起重机行业迅猛发展，起重机设计方面的竞争愈来愈激烈，设计一台起重机的利润愈来愈低。针对这种情况，求新求变是起重机械设计理论与方法发展的唯一出路。
　　 不同于传统的门座起重机，本文所讲述的内卸式门座散货卸船机去除了转台这个常用结构，而增加了一套侧移系统，使得抓斗所抓取的物料一样可以运送到门架海侧门腿以内。由于没有转台这个大型结构，起重机整机的重量大大减轻，受力性能也得到了很大的改善。
　　 在工程设计当中，最优化是设计者所追求的目标。但是往往由于问题的复杂性，用常规方法很难找到最优解。优化设计作为近几十年来发展起来的现代设计方法，为追寻最优解提供了理论依据。其与机械设计、电子计算机技术结合起来，形成了机械优化设计这一新的学科，对工程设计当中复杂问题的解决起着重要的作用。
　　 起重机臂架系统以及变幅系统的优化设计是工程设计当中应用优化设计方法的典型实例。本文所研究的抓斗散货卸船机设计变量众多、目标函数复杂，采用常规的优化设计方法难以达到效果。近年来，国外出现了一种模仿自然选择与生物进化的随机搜索方法，称为遗传算法。由于其具有无需对函数进行求导，并且对函数的连续性没有要求等传统优化算法无法比拟的优点，使其为解决本文所研究的优化模型提供了可能。
　　 在起重机臂架系统与变幅系统的优化设计系统中，本文将最小均方根力作为目标函数，将货物最大水平位移高度差作为约束条件，提取影响因素较大的10个设计变量，建立遗传算法单目标优化的数学模型，并且借助于Matlab遗传算法工具箱对此数学模型进行优化求解。
　　 本文将主要针对以下几个方面进行了研究与阐述，并取得了研究成果：
　　 (1)根据设计经验，建立内卸式门座散货卸船机的数学模型。
　　 (2)分析各种优化设计方法的优劣，针对内卸式门座散货卸船机的数学模型的特点，选择遗传算法作为系统优化方法。
　　 (3)研究Matlab软件中的遗传算法优化工具箱，利用其建立起此散货卸船机的优化设计模型。
　　 (4)开发一套基于Visual C++的内卸式门座散货卸船机优化设计平台软件。