基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡遺傳算法水輪機修復專用機器人結(jié)構優(yōu)化設計.pdf

1、結(jié)構優(yōu)化設計自60年代以來，隨著計算機技術、數(shù)學、生物學等學科的進步而得到了迅速發(fā)展。優(yōu)化技術由最優(yōu)化理論、計算機技術及工程技術相結(jié)合而形成的一種現(xiàn)代設計方法與技術。在解決復雜的工程設計問題時，優(yōu)化技術的應用可以較快地實現(xiàn)設計方案的最佳化，提高設計效率。本文將神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法兩者相結(jié)合，成功的實現(xiàn)了將改進型。BP神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法相結(jié)合應用到機器人結(jié)構優(yōu)化設計中。 首先系統(tǒng)地分析了優(yōu)化理論的發(fā)展和優(yōu)化設計應用的現(xiàn)狀，探討神經(jīng)網(wǎng)

2、絡的發(fā)展及其在結(jié)構優(yōu)化設計過程中的應用，總結(jié)了傳統(tǒng)的優(yōu)化算法和現(xiàn)代優(yōu)化算法的優(yōu)缺點，并論證了基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡應用的可行性和優(yōu)越性。 本文以Ansys Workbech軟件為工具，針對水輪機修復專用機器人在實際工作情況幾個代表性姿態(tài)，在滿足各種約束條件下進行結(jié)構靜力分析，得到水輪機修復專用機器人工作末端的位移和整體應力分布情況，為基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡遺傳算法的機器人結(jié)構優(yōu)化的網(wǎng)絡訓練、學習及檢測網(wǎng)絡性能提供代表性數(shù)據(jù)樣本。

3、 通過對BP網(wǎng)絡模型結(jié)構的數(shù)據(jù)準備、隱層節(jié)點數(shù)確定、網(wǎng)絡結(jié)構設計等進行分析和新的探討，針對其缺點，提出了改進辦法，即通過引入動量常量提高網(wǎng)絡收斂速度；引入遺傳算法避免了出現(xiàn)局部最小值，提出基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡遺傳算法的算法。該算法綜合了遺傳算法的全局性和改進型神經(jīng)網(wǎng)絡的快速收斂等特點，可克服遺傳算法最終進化至最優(yōu)解較慢和神經(jīng)網(wǎng)絡易陷入局部解的缺陷，具有較好的全局性和收斂速度。利用在Ansys Workbech獲取的數(shù)據(jù)樣本，驗證了該方法的