(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111494510.5 (22)申请日 2021.12.08 (71)申请人 汕头大学 地址 515063 广东省汕头市大 学路汕头大 学 (72)发明人 赵永杰　王鹏　唐达　李佳轩　 张菊　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 代理人 刘力 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种用于中 高转速凸轮 机构的优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于中高转速凸轮机构 的优化方法， 包括以下步骤： 根据预期运动控制 要求， 获取M个功能约束， 通过M个功能约束生成 解集空间； 采用多项式线型和傅里叶线型组成分 段曲线模型， 通过分段曲线模型描述凸轮机构从 动件运动规律； 根据解集空间， 通过蚁群算法对 凸轮机构从动件运动规律进行优化； 确定蚁群算 法满足迭代次数， 输出最优的凸轮机构从动件运 动规律。 本发 明采用多项式线型和傅里叶线型组 成的分段曲线描述凸轮机构从动件运动规律， 使 得运动规律描述模型具备更丰富的曲线特性和 灵活度。 结合蚁群算法实现了优化问题的求解， 使得求解过程具有不依赖设计经验、 求解速度 快、 求解效果稳定和并行计算 等优势。 权利要求书2页 说明书10页 附图5页 CN 114398727 A 2022.04.26 CN 114398727 A 1.一种用于中高转速凸轮机构的优化方法， 应用于 中高转速凸轮机构运动 规律中的升 程或者回程部分， 所述凸轮机构的中 高转速的范围为3 0‑1000r/min， 其特征在于， 包括： 根据预期运动控制要求， 获取M个功能约束， 通过 所述M个功能约束生成解 集空间； 采用多项式线型和傅里叶线型组成分段曲线模型， 通过所述分段曲线模型描述凸轮机 构从动件运动规 律； 根据所述 解集空间， 通过蚁群算法对所述凸轮机构从动件运动规 律进行优化； 确定所述蚁群算法满足迭代次数， 输出最优的所述凸轮机构从动件运动规 律。 2.根据权利要求1所述的一种用于 中高转速凸轮机构的优化方法， 其特征在于， 所述通 过所述M个功能约束生成解 集空间具体包括： 根据所述M个功能约束构造多 项式型凸轮机构从动件运动规 律曲线； 将所述多项式型凸轮机构从动件运动规律曲线分别上移和下移Z个寻优单位， 并舍弃 第一区域， 构建出第二区域； 在所述第二区域内以一定分度均匀取位移点构成寻优点 集。 3.根据权利要求2所述的一种用于 中高转速凸轮机构的优化方法， 其特征在于， 所述根 据所述解集空间， 通过蚁群算法对所述凸轮机构从动件运动规 律进行优化具体包括： 从所述寻优点集中选取最优位移点， 根据选取的所述最优位移点构成最优位移点集， 并通过所述分段曲线模型选取 各分段曲线 描述方式； 通过所述最优位移点集和所述各分段曲线描述方式生成行走路径， 根据 所述行走路径 对所述凸轮机构从动件运动规 律进行优化； 在中高转速运行工况 下， 获取凸轮机构的性能需求， 根据所述 性能需求建立评价模型； 将所述优化的凸轮机构 从动件运动规律输入所述评价模型， 获得所述优化的凸轮机构 从动件运动规 律的评分值； 保存本代最优的所述行走路径， 且根据所述评分值， 对所述寻优点集和所述各分段曲 线描述方式的集 合添加信息素。 4.根据权利要求3所述的一种用于 中高转速凸轮机构的优化方法， 其特征在于， 所述通 过所述最优位移 点集和所述各分段曲线描述方式生成行走路径， 根据所述行走路径对所述 凸轮机构从动件运动规 律进行优化具体包括： 通过所述最优位移点 集和所述各分段曲线 描述方式生成每只蚂蚁的所述行 走路径； 将所述M个功能约束和所述每只蚂蚁的行走路径代入所述分段曲线模型， 获得所述凸 轮机构从动件运动规 律； 根据预期运动控制要求， 获取限制条件， 剔除不满足所述 限制条件的所述凸轮机构从 动件运动规 律， 得到所述优化的凸轮机构从动件运动规 律。 5.根据权利要求1所述的一种用于 中高转速凸轮机构的优化方法， 其特征在于， 所述分 段曲线模 型的解析式包括： 多项式线 型分段基函数、 傅里叶线 型分段基函数、 多项式线型分 段的单位 位移函数和傅里叶线型分段的单位 位移函数。 6.根据权利要求5所述的一种用于 中高转速凸轮机构的优化方法， 其特征在于， 所述傅 里叶线型分段的单位 位移函数的求 解方法包括： 将所述傅里叶线型分段的单位 位移函数中的角速度ω值给定； 将给定的所述角速度ω值输入至所述傅里叶线型分段的单位位移函数中， 得到对应的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114398727 A 2其余待定参数和对应初始点的跃度偏差值； 当所有给定的所述角速度ω值均得到对应的所述其余待定参数和对应的所述跃度偏 差值， 输出最优的所述角速度ω值和对应的所述 其余待定参数。 7.根据权利要求6所述的一种用于 中高转速凸轮机构的优化方法， 其特征在于， 所述傅 里叶线型分段的单位位移函数的求解方法还包括： 当所述对应初始 点的跃度偏差值大于或 者等于1时， 所述初始点所在的分段曲线由所述多 项式线型分段的单位 位移函数进行描述。 8.根据权利要求3所述的一种用于 中高转速凸轮机构的优化方法， 其特征在于， 所述分 段曲线模型的各个分段由线性无关等式约束条件所限定， 所述线性无关等式约束条件包 括： 所述M个功能约束和所述行 走路径。 9.根据权利要求8所述的一种用于 中高转速凸轮机构的优化方法， 其特征在于， 所述分 段曲线模型的各个分段的初始点的函数值、 一阶导数值和二阶导数值均与前一分段的末端 点的函数值、 一阶导数值和二阶导数值相等； 所述分段曲线模型的各个分段的初始点的三阶导数值与前一分段的末端点的三阶导 数值偏差值小于1。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114398727 A 3