ПРИКЛАД БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНОЇ ОПТИМІЗАЦІЇ ДВОСТУПІНЧАСТОГО РЕДУКТОРА ЗА ДОПОМОГОЮ МОДИФІКОВАНОГО ЕВОЛЮЦІЙНОГО АЛГОРИТМУ

Автор(и)

  • Oleksiy Bondarenko кандидат технічних наук (PhD in Eng. S.), Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", доцент кафедри теорії і систем автоматизованого проектування механізмів і машин; м. Харків
  • Oleksandr Ustynenko кандидат технічних наук (PhD in Eng. S.), доцент, старший науковий співробітник, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", професор кафедри теорії і систем автоматизованого проектування механізмів і машин; м. Харків
  • Illia Klochkov Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", аспірант кафедри теорії і систем автоматизованого проектування механізмів і машин; м. Харків
  • Volodymyr Serykov кандидат технічних наук (PhD in Eng. S.), доцент, старший науковий співробітник, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", старший науковий співробітник кафедри теорії і систем автоматизованого проектування механізмів і машин; м. Харків
  • Borys Vorontsov доктор технічних наук (Dr. habil. of Eng. S.), доцент, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", професор кафедри технології машинобудування; м. Київ
  • Iryna Kyrychenko доктор технічних наук (Dr. habil. of Eng. S.), професор, СНУ імені Володимира Даля, професор кафедри логістичного управління та безпеки руху на транспорті; м. Сєвєродонецьк

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0775.2020.2.02

Ключові слова:

проектування, редуктор, раціональні параметри, еволюційний алгоритм, LP-τ послідовність

Анотація

Робота присвячена розв’язанню задачі вибору оптимальних геометричних параметрів зачеплень двоступеневого циліндричного редуктора у випадку багатьох критеріїв при використанні модифікованого еволюційного алгоритму (ЕА). Розглядається актуальність задачі, записано параметри проектування, цільові функції, обмеження на параметри проектування. Виходячи з окресленої постановки задачі, було запропоновано модифікований ЕА. Для створення початкових тестових точок було запропоновано використовувати LP-τ послідовність, це дає змогу зменшити початкову популяцію точок і наблизити ЕА до справді «випадкового» процесу. Розглянута схема запропонованого алгоритму, яка дає уявлення про послідовність операцій, які проводяться з популяціями тестових точок на кожному етапі еволюційного процесу. Пропонується підхід, який дає змогу перейти від багатьох критеріїв до одного шляхом введення конструктором шкали важливості та присвоєння важливості кожного з критеріїв, пошуку зміщення розв’язання для кожної пробної точки відносно бажаного, яке пропонується використовувати як об'єднуючий критерій. Наведено розв’язання конкретної задачі вибору оптимальних параметрів для редуктора. Для наданої задачі визначаються вхідні дані, числові та функціональні обмеження, формуються цільові функції. Результати розв’язання показані у кількох форматах презентації: табличному та графічному, що дає змогу якісно інтерпретувати та аналізувати результати. Зроблено висновки щодо тестування запропонованого алгоритму для розв’язання конкретної задачі оптимізації конструкції. Запропоновано подальші шляхи вдосконалення цієї методології.

Посилання

Bondarenko O. V., Ustynenko O. V. Optymizatsiyi spivvisnykh stupin­chastykh pryvodiv mashyn po masohabarytnym kharakterystykam na prykladi tryval'nykh korobok peredach [Optimization of coaxial step machine drives the weight and size characteristics on the example of three-shaft gearboxes]. Visnyk NTU "KhPI". Tematychnyj vypusk "Mashynoznavstvo ta SAPR" [Bulletin of the NTU "KhPI". Series: Engineering and CAD]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2012, no. 22, pp. 16–27.

Bondarenko O. V., Ustynenko O. V., Serykov V. I. Racional'ne proektuvannja zubchastyh cylindrychnyh dvostupinchastyh reduktoriv z urahuvannjam rivnja napruzhenosti zacheplen' [The rational design of two-stage cylindrical gear reducers taking into account level of gears tension]. Visnyk NTU "KhPI".Serija: "Problemy mehanichnogo pryvodu" [Bulletin of the NTU KhPI. Series: Problems of mechanical drive]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2015, no. 35, pp. 23–27.

Sobol' I. M., Statnikov R. B. Vybor optimal'nyh parametrov v zadachah so mnogimi kriterijami [The choice of optimal parameters in problems with many criteria].Moscow, Drofa Publ., 2006. 175 p.

Anohin A. M., Glotov V. A., Pavel'ev V. V., Cherkashin A. M. Metody opredelenija kojefficientov vazhnosti kriteriev [Methods for determining the importance of criteria]. Avtomatika i telemehanika [Automation and telemechanics].Moscow, Institut problem upravlenija Publ, 1997, no. 8, pp. 3–35.

Bondarenko O. V. Sumishchennya metodiv LPτ-poshuku ta zvuzhennya okoliv pry optymizatsiyi tryval'nykh korobok peredach [Combination of methods of LPτ-search and narrowing of ranges during optimization of three-shaft gearboxes]. Mekhanika ta mashynobuduvannya [Mechanics and machine building]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2010, no. 1, pp. 78–84.

Bondarenko O. V., Ustynenko O. V., Serykov V. I. Mozhlyvosti vykorystannja ta adaptacija genetychnyh algorytmiv dlja racional'nogo proektuvannja zubchastyh cylindrychnyh reduktoriv ta korobok peredach [Possibility of use and adaptation of genetic algorithms for rational design of toothed helical reducers and gearboxes]. Visnyk NTU "KhPI". Serija: "Mashynoznavstvo ta SAPR" [Bulletin of the NTU "KhPI". Series: Engineering and CAD]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2019, no. 7, pp. 23–29.

John H. Hollan.Adaptation in Natural and Artificial Systems.Ann Arbor,University ofMichigan Press, 1975. 183 p.

Panchenko T.V. Geneticheskie algoritmy [Genetic Algorithms].Astrakhan', Astrakhanskij universitet Publ., 2007. 87p.

Chygur I. I., Chygur L. Ja. Genetychni ta evoljucijni algorytmy: Navchal'nyj posibnyk [Genetic and evolutionary algorithms: A Training Manual]. Ivano-Frankivs'k, IFNTUNG Publ., 2016. 85 p.

Lysenko S. M., Stopchak D. I., Samotes V. V. Metod vyjavlennja kiber-zagroz na osnovi evoljucijnyh algorytmiv [Cyber-threat detection method based on evolutionary algorithms]. Visnyk Hmel'nyc'kogo nacional'nogo universytetu. Tehnichni nauky [Herald of Khmelnytskyi national university. Technical Sciences]. 2017, no. 6, pp. 81–88.

Menjajlov E.S. Obzor i analiz sushhestvujushhih modifikacij geneticheskih algoritmov [Review and analysis of existing modifications of genetic algorithms]. Aviacionno-kosmicheskaja tehnika i tehnologija [Aerospace Engineering and Technology]. 2015, no. 70, pp. 244–254.

Budorac'ka T.L., Svyrypa G.L. Genetychni algorytmy u vyrishenni ekonomichnyh zadach [Genetic algorithms in solving economic problems]. Materialy mizhnarodnoi' naukovo-praktychnoi' konferencii' "Ekonomika: realii' chasu i perspektyvy" (29–30 zhovtnja 2015 r.) [Proceedings of the international scientific-practical conference "Economics: the realities of time and prospects" (October 29–30, 2015)]. Odesa, ONPU Publ., 2015, pp. 32–34.

Kozin I. V., Batovskij S. E., Sardak V. I. Fragmentarnaja model' i jevoljucionnyj algoritm 2d upakovki ob''ektov [Fragmented model and evolutionary 2d object packing algorithm]. Matematychne ta komp’juterne modeljuvannja. Serija: Fizyko-matematychni nauky [Mathematical and computer modelling. Series: Physical and mathematical sciences]. 2017, vol. 15, pp. 74–79.

Bondarenko O. V., Ustynenko O. V., Serykov V. I. Pryklad racional'nogo proektuvannja zubchastogo cylindrychnogo dvostupinchastogo reduktoru metodom psevdovypadkovogo poshuku pry bagat'oh kryterijah [Example of rational design of toothed cylindrical gears using pseudo-random method search with multiple criteria]. Visnyk NTU "KhPI". Serija: "Mashynoznavstvo ta SAPR" [Bulletin of the NTU "KhPI". Series: Engineering and CAD]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2018, no. 25 (1301), pp. 31–35.

Надійшла (received) 30.06.2020

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-06