门座起重机变幅系统优化设计

倪军亮

摘 要：本文介绍了一种四连杆门座起重机变幅系统的优化方法。将优化系统归纳为10维、5个目标函数、19个约束条件的数学模型，并用Matlab对该模型进行最优化求解。

关键词：门座起重机；变幅系统；优化；Matlab

在四连杆门机中，变幅系统的优劣直接影响到了整机的性能。因此对整个变幅系统各部件尺寸的选择显得至关重要。

下面介绍如何建立有效的数学模型，并通过Matlab对其进行优化计算。

1 建立数学模型

设计变量、目标函数和约束条件称为优化数学模型中的三要素。

本文将优化系统归纳为10维。5个目标函数，共有19个约束条件。

我们对四连杆臂架的要求是：首先要求在整个变幅过程中由吊重产生的对臂架的力矩要尽可能小，然后是吊重在整个变幅过程中的落差要小，最后是希望臂架装置整体结构紧凑，重量輕。（图1）

2 基于Matlab的优化计算

Matlab对于解决此类的多目标优化有着很好的办法，前面总共讲了5个目标函数，所以这是一个标准的多目标的优化问题，可以用fgoalattain函数进行优化规划。计算步骤如下：

①将目标函数编制成M文件。②将非线性不等式约束条件也编制成M文件。③用相关Matlab程序语句调用fgoalattain函数进行优化计算。

3 工程实例

运用上述方法对公司45T四连杆门机进行计算，发现各个数据指标都有了不同程度的优化，尤其是变幅力矩，这一最为关键的数据减少了近50%，很好的起到了优化变幅机构驱动功率的目的，同时也提高了整机工作时的稳定性。

参考文献：

[1]陆国贤，丁怡四.联杆变幅装置优化设计，1979.

[2]严正宏.起重机运动机构参数优化设计，2008.

[3]陈飞婷.基于遗传算法的变幅机构的设计，2004.