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matlab链传动的优化设计

《链传动的优化设计》
题目
电动机通过链传动带动运输机,传动功率P=10kW,电动机转速n1=970r/min,从动轮转速n2=330r/min,希望链节距t<=12.7mm,中心距α≤60t。

原设计方案用三排链,链节距t=12.7mm,中心距α=55t,小链轮z1=25.为发挥链的最大传动能力,试改良原设计方案。

解:取kA=1.3
19≤z1≤25
9.5≤t≤12.7
50≤α≤60
0.6≤v≤15
z 1 x 1
(1)设计变量X= t = x 2
αx 3
(2)寻优数学模型minf(X)=(kA*P)/(P0*kx*kα*ki)
约束条件
g1(x)=19-x1≤0
g2(x)=x1-25≤0
g3(x)=9.5-x2≤0
g4(x)=x2-12.7≤0
g5(x)=50*x2-x3≤0
g6(x)=x3-60*x2≤0
g7(x)=37.1134-x1*x2≤0
g8(x)=x1*x2-972.835≦0
(3)优化程序
首先编写目标函数M文件myfun.m:
再编写非线性约束函数M文件mycon.m:
主程序:
运行结果
即最少的链排数为1.1619
所以得到较好的设计方案为(最优解)
z1=23,z2=67;t=12, α=762;zp(排数)=2
源程序分析:我们在处理链传动问题上,应用了Matlab优化工具箱进行优化
问题求解,调用了fmincon函数来求解,fmincon函数是优化工具箱中较为通用的一个函数,基本上可以解决单目标优化的各种问题。

在这过程中,不用编写大量的优化算法程序,提高了设计效率,同时优化工具箱选用较可靠的优化算法,设计精度也得到较好的提高。

程序框图
学习《优化设计》课程的体会:
工程实际问题多种多样,例如有静态问题、动态问题、离散问题、确定性问题、模糊性问题、连续性问题等等。

然而求解问题时,首先要根据问题遵循的基本问题或模型,通过实验法、解析法或数值方法来实现。

如今利用优化设计和计算机求解问题越来越方便。

学习《优化设计》的过程中,虽然还未运用得十分熟练,但是对于基本的功能都有了较高的提高,同时将优化设计运用到实际问题当中(链传动的优化设计),使我们对优化设计有了更深的领悟。

体会到学以致用总会让人感到自豪,
也给予我们学习的动力。

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