基于工业云平台与NSGA2的螺钉拧紧算法研究与实现

发布时间：2024-02-22 04:56

　　螺纹联接是工业装配中最为重要的装配方式之一,提高螺钉拧紧的效率和质量对于智能装配的实现具有重要意义。在现有的螺钉装配过程中,复杂的拧紧参数设置,主要依靠技术人员经验法调试或者单一工况的参数整定,需要大量的时间和人力。本文针对目前获得高质量拧紧参数的低效问题,基于快速非支配排序遗传算法(NSGA2)和工业云平台,研究了一种能够根据不同工况条件自动迭代生成高质量拧紧参数的算法。对螺钉拧紧理论和自动拧紧技术进行了研究,论述了三种主流拧紧控制方式的优劣及其拧紧参数的意义,并结合参数对螺钉完整拧紧过程进行了分段分析。在此基础上,将拧紧用时和拧紧精度作为评价参数优劣的两个指标,选择力矩控制法的参数优化作为算法研究的方向。将拧紧参数的优化抽象成一个多目标优化问题,对多目标优化问题和经典多目标优化算法进行了研究。根据拧紧参数优化问题的实际要求,以及NSGA2在解决低维多目标优化问题上的优越性,选择NSGA2作为算法研究的基础。建立了螺钉拧紧参数优化问题的数学模型,明确了两个优化目标、七个待优化参数及其约束;然后在NSGA2算法的基础上,针对NSGA2处理带约束的多目标优化问题的局限性及其不适用的精英保...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 自动拧紧技术
        1.2.2 自动拧紧设备及拧紧参数的设定方式
        1.2.3 工业云平台
    1.3 主要研究内容和结构安排
第二章 螺钉拧紧理论和自动拧紧技术及设备
    2.1 螺钉拧紧理论
        2.1.1 螺钉的预紧
        2.1.2 螺钉拧紧过程
    2.2 预紧力控制方式
        2.2.1 力矩控制法-角度监控
        2.2.2 角度法控制-力矩监控
        2.2.3 屈服点控制法
        2.2.4 拧紧控制方式和优化参数
    2.3 自动拧紧设备
    2.4 本章小结
第三章 多目标优化算法
    3.1 多目标优化问题的数学模型及基本概念
        3.1.1 多目标优化的数学模型
        3.1.2 多目标优化的重要概念
    3.2 进化算法
        3.2.1 进化算法的概念和要素
        3.2.2 进化算法的基本流程框架
        3.2.3 进化算法的分类
        3.2.4 遗传算法的特点
    3.3 有精英保留策略的快速非支配多目标优化算法
        3.3.1 NSGA2算法基本概念
        3.3.2 遗传算法回顾
        3.3.3 NSGA2算法理论
    3.4 本章小结
第四章 螺钉拧紧参数优化算法
    4.1 螺钉拧紧参数优化的问题描述和数学模型
        4.1.1 螺钉拧紧参数优化的问题描述
        4.1.2 螺钉拧紧参数优化的数学建模
    4.2 带约束的NSGA2算法
        4.2.1 约束支配准则
        4.2.2 违反约束程度的度量
        4.2.3 种群排序的方法
        4.2.4 约束偏序
    4.3自适应精英保留策略的NSGA2
        4.3.1 自适应精英保留策略
        4.3.2 改进NSGA2算法
    4.4 本章小结
第五章 基于云平台的螺钉智能拧紧实验
    5.1 实验平台
        5.1.1 电动拧紧扳手
        5.1.2 云平台架构
        5.1.3 实验步骤
    5.2 优化算法实验与结果分析
        5.2.1 优化算法的实验验证
        5.2.2 算法结果分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3906426