門座起重機變幅系統優化設計

倪軍亮

摘 要：本文介紹了一種四連桿門座起重機變幅系統的優化方法。將優化系統歸納為10維、5個目標函數、19個約束條件的數學模型，并用Matlab對該模型進行最優化求解。

關鍵詞：門座起重機；變幅系統；優化；Matlab

在四連桿門機中，變幅系統的優劣直接影響到了整機的性能。因此對整個變幅系統各部件尺寸的選擇顯得至關重要。

下面介紹如何建立有效的數學模型，并通過Matlab對其進行優化計算。

1 建立數學模型

設計變量、目標函數和約束條件稱為優化數學模型中的三要素。

本文將優化系統歸納為10維。5個目標函數，共有19個約束條件。

我們對四連桿臂架的要求是：首先要求在整個變幅過程中由吊重產生的對臂架的力矩要盡可能小，然后是吊重在整個變幅過程中的落差要小，最后是希望臂架裝置整體結構緊湊，重量輕。（圖1）

2 基于Matlab的優化計算

Matlab對于解決此類的多目標優化有著很好的辦法，前面總共講了5個目標函數，所以這是一個標準的多目標的優化問題，可以用fgoalattain函數進行優化規劃。計算步驟如下：

①將目標函數編制成M文件。②將非線性不等式約束條件也編制成M文件。③用相關Matlab程序語句調用fgoalattain函數進行優化計算。

3 工程實例

運用上述方法對公司45T四連桿門機進行計算，發現各個數據指標都有了不同程度的優化，尤其是變幅力矩，這一最為關鍵的數據減少了近50%，很好的起到了優化變幅機構驅動功率的目的，同時也提高了整機工作時的穩定性。

參考文獻：

[1]陸國賢，丁怡四.聯桿變幅裝置優化設計，1979.

[2]嚴正宏.起重機運動機構參數優化設計，2008.

[3]陳飛婷.基于遺傳算法的變幅機構的設計，2004.