凸輪形狀優(yōu)化的遺傳算法

凸輪形狀優(yōu)化的遺傳算法摘要本文概述了遺傳算法的初步設計和凸輪的形狀優(yōu)化的計算機輔助方法凸輪經(jīng)營機制。工作的主要目標是建立一個完整的系統(tǒng)化的方法初步凸輪形狀設計包括凸輪外形設計自動化和真正的凸輪形狀優(yōu)化與CAM模擬計算機模型機制。通常情況下，凸輪截面形狀的優(yōu)化是一個二維幾何多目標優(yōu)化問題形狀在很大程度上制約的環(huán)境。為了說明基于遺傳算法的凸輪形狀優(yōu)化方法，凸輪形狀設計實例說明，其更傳統(tǒng)的設計相比，遺傳算法設計一個凸輪形狀對口。關鍵詞：遺傳算法;形狀優(yōu)化;凸輪機構1：簡介基于遺傳算法（GA）的形狀優(yōu)化［1］，一般進化算法（EA）的基礎上，是一個相對年輕的和潛在的研究領域。然而，筆者知道目前超過100篇，其中基于遺傳算法的幾何邊界形狀優(yōu)化受到調查。這些大部分自1995年以來已發(fā)表的文章，只有少數(shù)文章已發(fā)表在1990年之前。利息對進化形狀優(yōu)化技術研究似乎剛剛開始增長，而不是達成一個穩(wěn)定和成熟的狀態(tài)。目前最流行的EA為基礎的應用領域形狀優(yōu)化似乎是形狀優(yōu)化連接與計算流體動力學（CFD），尤其是空氣動力學領域中的形狀優(yōu)化飛機的設計，例如［2-10］。也許多形狀從電場中提出的優(yōu)化問題工程已根據(jù)最近的調查，例如［4,11-14］。雖然進化形狀優(yōu)化的力度研究目前在航空航天領域的最高工程和電氣工程，難以形優(yōu)化問題是在許多其他領域的共同以及。在未來，最具發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)之一無疑是EA基于形狀優(yōu)化的應用機械工程，因為機器部件設計通常包括形狀的決心和優(yōu)化組件的功能表面。在現(xiàn)場機械工程，除了凸輪形狀優(yōu)化討論這篇文章中，進化形狀優(yōu)化方法也已應用于形狀優(yōu)化：一個應變式稱重傳感器［15］，一個懸臂梁，扭矩臂［16］［16］，一個球形的壓力船［16］和一個圓錐形的支點軸承雜志［17］。僅僅提幾個例子。本文重點討論的一個結果概述研究項目中，我們已經(jīng)開發(fā)了計算機輔助外形設計的設計和優(yōu)化方法valvecam的內燃機［18-23］凸輪用于經(jīng)營的柴油燃油噴射裝置［23,24］。1.1：凸輪機構在機械工程領域，凸輪曲柄機構的機制是最常見的類型，機制轉換為旋轉運動有控制的往復運動。如圖凸輪機制的一個例子。圖1圓盤式凸輪如圖。1是偏心和它的形狀不對稱葉。凸輪安裝到旋轉凸輪軸是由操作系統(tǒng)的設備驅動。在一個內燃機，經(jīng)營的情況下設備是發(fā)動機的主電源輸出軸通過發(fā)動機正時齒輪。凸輪從動件的轉換凸輪往復運動的旋轉運動并將其傳輸?shù)讲僮餮b置。動作凸輪從動件是依賴于邊界形狀凸輪輪廓的凸輪控制的往復運動它的形狀。在內燃機的情況下，操作裝置的閥門機制（圖2）。camfollowerdirectionsofreciprocatingmovementsdirectionofrotationcamcamshaft圖1：凸輪機構的旋轉運動轉換凸輪軸有控制凸輪從動件的往復運動。凸輪控制它的形狀跟隨動作。凸輪從動件傳輸操作裝置的運動。因此，最佳的凸輪形狀需要一個凸輪系統(tǒng)的優(yōu)化運行。

camfollowerdirectionsofreciprocatingmovementsdirectionofrotationcamcamshaft圖2：凸輪的內燃機閥機制（氣門）和其等效質量/彈簧系統(tǒng)。1質量體系顯示這里只為了清晰。通常情況下，我們必須使用4-10大規(guī)模系統(tǒng)，一個氣門的計算機仿真模型。凸輪從動件。典型的凸輪的設計目標是最大的凸輪從動件運動的上升和返回率，凸輪和最低之間的瞬間接觸力跟隨同時與最低的動力的波動。通常還依賴一個或多個任務操作裝置性能的措施屬于目標。因此，目標的目標功能經(jīng)營凸輪的機制和設備的屬性所施加的限制設計和約束條件。1.2：閥門機制氣門大會的功能（圖2）在打開和關閉的進氣和排氣煤氣閥內燃機。凸輪的功能是氣門運動控制凸輪行動，從而它的形狀。氣門組件的回報力適用于氣門彈簧。氣門彈簧也需要保持凸輪及其之間的聯(lián)系追隨者。由于氣門的最大加速度組件可以高達2000ms-2,甚至更高，氣門組件在極端能動力量。由于以動態(tài)的力量和組件的靈活性，可以整個氣門機械地視為一個振動系統(tǒng)（圖2），轉換存儲到自由能的原因受迫振動。為了計算的影響氣門的動態(tài)力量在CAM經(jīng)營周期，氣門模擬器方案基礎上的數(shù)學模型氣門，使用。圖3說明的動力由于彎曲下的能動力量，其組成部分，通過比較計算機閥機制的波動計算假設的結果與模擬結果該機制的組成部分，是沒有剛體曲。一個適當?shù)目刂剖怯绊懲馆啓C構的動態(tài)力量CAM設計的主要目標之一。由于凸輪的氣門控制其形狀必須設計，將可避免不必要的動力波動。力量波動期間CAM經(jīng)營周期閥機制。valvecam追隨者的大型柴油發(fā)動機的動力，在凸輪發(fā)動機的運行速度500轉/分的經(jīng)營周期影響顯示。剛體假設與不使用仿真模型的計算機模擬結果進行了比較。2：凸輪的形狀參數(shù)化凸輪的形狀優(yōu)化的任務是通過轉換參數(shù)值優(yōu)化任務的B樣條曲線［19,23,25,26］形狀的代表性。CAM邊界的形狀是代表一個B樣條曲線如圖。4。形狀是指由40個浮點值分配到相應的控制點的B樣條曲線。因此B樣條曲線的控制點坐標為凸輪的形狀設計變量。要優(yōu)化形狀，分配給控制點的值必須優(yōu)化。那么，至少在原則上，任何非線性參數(shù)優(yōu)化方法可以用來解決這個優(yōu)化任務，從而優(yōu)化了凸輪的截面形狀。然而，在實踐中一個全局優(yōu)化算法，遺傳算法一樣，似乎是獲得可接受的質量［23］解決方案至關重要。Followerdisplacementcurve,B-splinerepresentationnormalizedcamrotationanglewelu(Doe-dsppa)z=eEJOUnormalizedcamrotationanglewelu(Doe-dsppa)z=eEJOU圖4。使用第六度凸輪從動件位移曲線參數(shù)化的B樣條。凸輪的形狀是明確定義分配曲線的控制點由40個浮點值。凸輪從動件位移曲線間接地定義相應的凸輪輪廓的橫斷面形狀，因為有一個直接的凸輪形狀和位移曲線之間的幾何關系。正如圖所示。4,實際的凸輪從動件位移曲線（電梯）的形狀是直接受形狀優(yōu)化，而不是直接優(yōu)化凸輪邊界形狀本身。既然有一個明確的凸輪邊界形狀和相應的凸輪位移曲線之間的幾何關系，CAM邊界形狀位移曲線和凸輪機構的幾何尺寸的基礎上才能確定。因此，CAM邊界形狀是間接通過優(yōu)化的凸輪從動件位移曲線優(yōu)化。這項安排的目的是簡化了所需的計算和凸輪形狀優(yōu)化降低整體計算成本。一般情況下，我們發(fā)現(xiàn)，B樣條方法是有益的凸輪形狀參數(shù)化，因為其計算實施效率和數(shù)值穩(wěn)定性問題。另外是有利程度的曲線和控制點的數(shù)量可以單獨選擇。因此，它是可能的，選擇足夠高，以滿足曲線的平滑度和連續(xù)性的要求，還提供了一個控制點的數(shù)量和高度的自由曲線的形狀修改的曲線的程度。對于更詳細的討論和形狀參數(shù)化方法的描述，請參閱參考文獻。［19,23］。3：凸輪形狀優(yōu)化的GA當個人連續(xù)形狀固定和有限的浮點值代表個人，也可以表示人口的GA。每一個人的人口，描述了一個完整的凸輪形狀與40個浮點值。所以，一個染色體，40浮點值的基因組成，代表著每一個人的凸輪形狀。每個基因代表一個浮點值，分配給B樣條曲線的控制點。形狀優(yōu)化本身是一個簡單的過程（圖5）。單個形狀，由40個浮點值形狀控制點向量表示，將評估與健身功能。遺傳算法的交叉和變異操作產(chǎn)生新的替代形狀（其參數(shù)形式）負責。這項工作的一個浮點編碼的算術交叉和變異操作的遺傳算法應用。應用算術交叉操作產(chǎn)生試解向量，X的第i個組成部分，十一，父向量A和B,如下的基礎上。X,=r,a,+(1—r,~)b, i=1,2 .40 (1)圖5。基于遺傳算法的凸輪形狀優(yōu)化過程的流程圖。其中Ri是一個獨立的，均勻分布的隨機數(shù)的范圍（0,1）。父向量，A和B，隨機選擇個人從目前的人口。執(zhí)行交叉操作后，產(chǎn)生的后代矢量，X將受到以下變異操作評估生成的審判解決方案之前，%=。*氣+（1—?（r2,tu—l+/） 5 ?40 ⑵其中R1,我和R2,我是獨立的，均勻分布的范圍（0,1）生成的隨機值，而U和L是預定義的上下邊界為B樣條控制點的位置。歸凸輪位移曲線（圖4）設置升%20:1和U%1:1的情況下通常是適當?shù)摹Ｅc所描述的操作，交叉概率Pc=0:25和變異概率Pm%0:015應用。40個人的人口規(guī)模是用在這里。由于每個候選人凸輪的形狀是由40個浮點值的向量代表的人口，人口可以被看作是一個40英鎊40的矩陣。對于決定目前的人口成員和所產(chǎn)生的試驗解決方案的下一代的人口的生存，精英排名基于替換規(guī)則的應用。凸輪的形狀優(yōu)化，凸輪從動件運動（位移，速度，加速度，挺舉，動作時序等）的最佳特性的目標依賴于由凸輪機構經(jīng)營的特定設備的要求。在實踐中也有多個限制性設計條件，如嚴格的幾何限制。高速凸輪機構的凸輪外形設計是一個典型的多目標優(yōu)化問題，在很大程度上制約的環(huán)境。通常情況下，客觀的功能也非常多式聯(lián)運和非線形。輔助信息，如目標函數(shù)的導數(shù)，不可用。健身功能僅適用于計算機程序的形式，而不是在分析形式。這些是一些為什么我們使用凸輪形狀優(yōu)化的GA的主要原因。關于其他算法，我們原本認為：基于兩個枚舉的方法和純隨機搜索的問題，因為他們需要提供高分辨率的解決方案，這里需要巨大的計算量。不幸的是，無一例外，都被認為確定性的優(yōu)化方法依賴于一個或多個有關的目標函數(shù)的屬性的假設，不能假設在我們的情況感到

滿意，如線性，連續(xù)性，unimodality，可分性，輔助信息的可用性，因為一般我們的方法需要目標函數(shù)作為一個黑盒子，唯一的目標函數(shù)值的可用性可以保證，沒有進一步的假設內的可能性。因此，唯一現(xiàn)實的選擇是采用隨機的全局優(yōu)化方法。由于氣體已被廣泛證明在許多暗箱類型的計算機模型，其中包括許多形狀優(yōu)化模型的情況下有效，高效和穩(wěn)健的全局優(yōu)化能力，我們認為我們的目的最有吸引力的替代氣體。圖6代表為例CAM設計過程的銜接歷史。評價10.000-40.000試驗凸輪形狀通常情況下依賴性，要求每個凸輪的形狀優(yōu)化的過程。圖6所示，優(yōu)化過程中的一個相當大的速度開始初步包含了一套原型CAM設計的人口，而不是一個隨機產(chǎn)生的形狀人口開始實現(xiàn)。一個簡單的正弦運動的特點，設置不同的凸輪形狀，用于在圖6所示的情況下初始化。雖然這些簡單的凸輪形狀幾乎總是，而遠離的最佳形狀，他們已經(jīng)凸輪形狀的齒輪，而不是鋸磁盤或在隨機初始化的情況下。因此，他們提供了一個出發(fā)點進行進一步的優(yōu)化，如圖好得多。六是建議。因此，當GA是應用于設計一個凸輪形狀，設計工程師開始設計過程描述的設計目標和設計約束。聯(lián)大的人口是初始化40個不同的選擇，但已經(jīng)相當不錯表演原型凸輪形狀。然后GA進程啟動試圖找到一個凸輪的形狀是接近的設計目標，盡可能滿足所有的約束?！荆ァ縚so。。>【％】_so。。>??0:收斂歷史為valvecam形狀與人口的初始化方法的比較優(yōu)化的過程。通過使用與最初的凸輪設計，提高了收斂速度和更好的優(yōu)化結果選擇一個非隨機的初始化被發(fā)現(xiàn)。在形狀優(yōu)化的一個內燃機valvecam情況下，該系統(tǒng)的基礎是一個凸輪經(jīng)營機制的數(shù)學模型，仿真程序。聯(lián)大的健身功能是基于模擬結果的評價°GA是用于生產(chǎn)閥門機制模擬器程序自動替代CAM形狀，運行模擬器，并最終以評估模擬器輸出數(shù)據(jù)的基礎上，凸輪形狀。所有涉及的目標和約束功能，可以評估審判凸輪形狀審判CAM的基礎上直接或形狀本身的仿真結果的基礎上。最后，一個單一的個人凸輪形狀的健身價值計算的加權目標函數(shù)的線性組合。一個罰函數(shù)法適用于處理多個(加權)約束功能。因此，聯(lián)大最小化的目標函數(shù)的形式如下n n+m亍海七'=wi*"x+ wi*g,(x)i=1 i=n+1其中Wi為權重分配到每個目標和約束功能。n的目標函數(shù)，fj(x)和M的約束功能，gj(x);涉及的是在很大程度上依賴于特定的凸輪設計的情況下，可以沒有目標或約束的一般設置。在一般情況下，這里假設，設計工程師提供了一套特定的目標和約束功能專案。為了提供功能的例子，設計工程師可能希望定義，可以提一些目標和約束功能。以下的，除其他外，已在外形設計上稍后在本文的例子使用：目標函數(shù)TOC\o"1-5"\h\z仃=Fmax (4)適用于盡量減少值最大的力高峰期，的Fmax；在推桿的影響在模擬凸輪經(jīng)營周期。目標函數(shù):fx=2兀(Fra-Fa)2d ⑸2 o、 sya應用，以盡量減少在CAM經(jīng)營周期的動力波動量。功能F；a表達的凸輪從動件凸輪轉動角度A,Fra是剛體假設下計算相應的功能。這兩個函數(shù)的例子是如圖3所示。約束功能，^3(x)=max(0,(rall-rmin)) (6)應用，以確保當?shù)氐淖畹屯馆喦拾霃?凸半徑)，r.;超過允許的最低值r〃:約束功能g4X=maX^O—-^cmax)) (7)應用，以確保閥門關閉速度，丹低于允許的最高速度，棚球下降。除了上面的例子中，涉及的其他幾個目標/約束功能。雖然這是不恰當?shù)模疚牡挠懻摲秶鷥?，這里提供的所有功能，可以找到問題的具體目標和約束功能的進一步細節(jié)，我們已申請，由文獻［23］。通過使用這種方式的GA，不僅可以設計和優(yōu)化凸輪的形狀，但大會也可以自動設計過程［23］。事實上，設計自動化開發(fā)基于遺傳算法的方法對凸輪形狀優(yōu)化的主要動機之一，因為傳統(tǒng)的凸輪形狀高速凸輪機制的決心過程通常費時費力。對于更詳細的討論，見參考文獻。［18,21,23］。4:分布式計算遺傳算法的一個眾所周知的缺點是其非有效加工能力的使用。在這種情況下，因為一個浮點編碼的GA是用于，GA(選擇，交叉，變異等)的業(yè)務不計算成本時編碼遺傳算法的二進制比較。但是，健身功能的價值是相對昂貴的計算，因為凸輪機構的計算昂貴的模擬器是用于評估候選人凸輪形狀的健身功能的一部分。健身的評價，代表超過97%的CPU時間的總用量。在實踐中，為實現(xiàn)一個可以接受的水平的解決方案，它有時是必要的重復評價超過40000次的目標函數(shù)。如果一個高效的PC(AMDK6400MHz或同等工作站的)，這意味著在實踐中，優(yōu)化過程中通常需要50-150h，取決于所用的凸輪機構仿真模型。沒有并行的

過程需要約13-40h如果一個高效率的電腦主機是用于計算（1處理器在使用）。加快計算的必要性是顯而易見的的。正因為如此，我們有分布在局域網(wǎng)（LAN）的電腦工作站的健身價值計算。所使用的分銷模式是從一個所謂的標準分配模式，即只分發(fā)到健身的評價是從處理器的粗粒和修改。該方法是基于一個主進程（圖7）保持了人口。主進程發(fā)送個人評價圖7。從屬進程共享磁盤文件。從屬過程，從這個文件讀取健身評估任務，評估的健身價值，然后將結果返回，通過另一個共享磁盤文件的主要過程。因此，健身價值的評估是通過局域網(wǎng)從進程，這是工作方面的主要過程異步分布式。實施允許，可以自由選擇從進程，并在優(yōu)化過程中也可自由更改。共享磁盤文件服務，作為一個主站和從進程之間的邏輯接口。我們的分銷模式的詳細描述在文獻中可以找到。［21,23］。masterslave圖7。我們的模型粗粒分布在局域網(wǎng)。型號是基于標準型分布模式，但使用健身評估任務的緩沖區(qū)共享的接口文件。松散耦合的主要過程和從進程只通過這些文件，而不是彼此同^步。5:凸輪外形設計的例子在本節(jié)中，CAM設計和優(yōu)化，與GA相比，使用更傳統(tǒng)的方法（試錯法）設計凸輪。在這個例子中研究特定的凸輪是一個大型的柴油發(fā)動機，船用柴油機和發(fā)電應用的入口valvecam。兩個凸輪的設計相比，使用相同的閥門機制仿真模型。兩個凸輪閥動作相同時間和相同的最大位移。為了說明與GA優(yōu)化的凸輪動態(tài)特性，我們設計的GA優(yōu)化的凸輪，這是作為一個例子，產(chǎn)生位移曲線，這是類似的常規(guī)設計相比凸輪位移曲線。當被認為是一個內燃機的氣體交換的控制，有沒有比較凸輪之間的顯著差異。另外兩個凸輪滿足所有的設計約束。因此，我們可以集中比較凸輪的特性，從設計目標來看。5.1:比較凸輪動力學在圖。8-11相比凸輪的基本動力學性質的比較。有一個直接凸輪邊界形狀和凸輪位移曲線之間的幾何關系。因此，而不是凸輪形狀，我們可以集中在這里的凸輪從動件位移曲線。如圖。8,有凸輪從動件位移曲線相比凸輪僅在細微的差別。其實，以發(fā)現(xiàn)任何顯著的差異，

我們必須遵守的凸輪位移曲線的衍生工具。凸輪從動件位移曲線的衍生工具是重要的，因為它們的物理意義。當凸輪從動件位移曲線代表的凸輪從動凸輪軸角位置的功能的位置，凸輪從動件位移曲線的一階導數(shù)代表跟隨速度（圖9）和二階導數(shù)代表跟隨加速（圖10）。第三衍生的位移曲線（圖11）的代表跟隨脈沖（沖擊）。在實踐中，這會導致成的要求，至少第六度B樣條曲線必須用于位移曲線和凸輪的形狀表示，以維持所需的平滑的加速度和躍度曲線也。圖8。之間的常規(guī)設計的凸輪形狀和凸輪外形設計和遺傳算法優(yōu)化的位移曲線的比較。 conventional-GA-optimized圖9。常規(guī)設計的凸輪形狀和遺傳算法設計和優(yōu)化的凸輪形狀之間的速度曲線的比較Camfolloweracceleration(h)conventionalGA-optimized【(dcdCamfolloweracceleration(h)conventionalGA-optimized【(dcd」6q)p&<ujiujuo_c5」?(dcx}c?camrotationangle[degree]10。之間的常規(guī)設計的凸輪形狀和凸輪外形設計和遺傳算法優(yōu)化的加速曲線比較。conventionalGA-optimizedconventionalGA-optimized【$怠5?8巨<Ds_nd圖11。常規(guī)設計的凸輪形狀和凸輪外形設計和遺傳算法優(yōu)化的脈沖之間的比較（挺舉）曲線。因此，在高速凸輪機構的凸輪形狀的設計，凸輪形狀不僅是重要的，但也必須考慮其衍生物以凸輪機構保持良好的動態(tài)行為。正因為如此，高速凸輪機構的凸輪形狀優(yōu)化始終是一個艱巨的任務。在一個內燃機valvecam的情況下，任何高價值的沖動曲線必須避免，因為他們的存在意味著在操作過程中凸輪機構高力沖擊。然而，正確定時脈沖可以有效地控制凸輪機構的動力波動。粗糙的簡化，振蕩開始由沖動，可后來取消了另一種沖動，這是定時方面的第一個沖動開始振蕩相位相反。顯然，挺舉由GA（圖11）設計的CAM曲線揭示了遺傳的傾向，采取正確定時脈沖的優(yōu)勢，更有效地比人的設計師。5.2:比較凸輪動態(tài)valvecam形狀優(yōu)化中最棘手的問題是控制，影響配氣力傳輸組件的能動力量。在高速凸輪機制的情況下，盡量減少力量的波動也是最重要的設計目標之一。重要的是避免不必要的振動，沖擊載荷，摩擦，磨損，噪音和虛假議案凸輪機構。不幸的是，武力振蕩4-10振蕩（非線性）春/質譜子系統(tǒng)控制系統(tǒng)是一項艱巨的任務時，優(yōu)化必須通過改變凸輪的形狀，產(chǎn)生一個更有利的形式，系統(tǒng)激振力優(yōu)化。圖。12-15代表在四個不同的引擎速度相比凸輪氣門模擬的結果。為了保證良好的動態(tài)行為，通過運行速度范圍內四個發(fā)動機運行速度，顯示在圖。12-15是模擬期間的每一個人的凸輪健身評價。模擬四個以上的運行速度，這將是可能的，但在這種情況下，在圖所示。12-15經(jīng)營發(fā)動機的轉速范圍比較窄，和4個模擬速度是足夠的。圖12。比較之間的常規(guī)設計的凸輪形狀和凸輪外形設計和遺傳算法優(yōu)化的動態(tài)行為。60000500002000010000camrotationangle[degree]]70000Pushrodforce,525r/min GA-optimized conventional400003000060000500002000010000camrotationangle[degree]]70000Pushrodforce,525r/min GA-optimized conventional4000030000圖13,比較之間的常規(guī)設計的凸輪形狀和凸輪外形設計和遺傳算法優(yōu)化的動態(tài)行為。camrotationangle[degree]]圖14,比較之間的常規(guī)設計的凸輪形狀和凸輪外形設計和遺傳算法優(yōu)化的動態(tài)行為。圖15比較之間的常規(guī)設計的凸輪形狀和凸輪外形設計和遺傳算法優(yōu)化的動態(tài)行為。在圖所示。12-15，動態(tài)力的波動明顯GA（考慮方程（5））優(yōu)化凸輪低。峰力值明顯降低（考慮方程（4））。在圖所示。8-11,只有在比較凸輪的形狀略有區(qū)別。盡管事實相比凸輪的運動幾乎是相同的（圖8-11）的，遺傳算法設計和優(yōu)化的凸輪產(chǎn)生較少的力量波動

（圖12-15）。減少動力的力量振蕩是實現(xiàn)在不犧牲高閥門的開啟和關閉率，重要的是發(fā)動機的熱效率。我們還發(fā)現(xiàn)，閥門機制往往不太敏感時使用的GA優(yōu)化的凸輪氣門間隙的變化。在某些情況下，閥門的機制也是運行速度的變化不敏感。兩個凸輪的設計方法相比，漸進的方式和傳統(tǒng)的試驗和錯誤的方法，都是基于使用完全相同的仿真程序被用于解決完全相同的現(xiàn)實生活中凸輪設計問題。因此，它是合理的優(yōu)化凸輪機構的仿真模型，比較它們的功能。在這種特殊情況下的常規(guī)設計相比凸輪，質量明顯好。盡管如此，基于遺傳算法的方法（尊重式定義的目標。（4）和（5））顯然更好的解決方案。然而，由于使用模擬凸輪機制，它是不相關的，也不可能結束進化方法設計的凸輪將有更好的表現(xiàn)與相應的物理現(xiàn)實，太的。無論如何，它可以得出結論，它很可能有更好的表現(xiàn)，如果使用的仿真模型的質量至少是相當不錯的。另一點要考慮的是手動重新設計的試驗凸輪和模擬一遍凸輪外形設計需要一兩個星期，一個有經(jīng)驗的設計工程師。與此相對應，基于遺傳算法的系統(tǒng)設計要花費很長的時間，而不是天。開始優(yōu)化過程和處理優(yōu)化的結果只需要一個工程師的勞動。優(yōu)化過程本身是自動的。6:結論以上本文得出凸輪形狀的初步設計和基于凸輪機構的預測計算機模擬優(yōu)化的一種新的遺傳算法為基礎的方法。描述的方法可以適用于任何類型的凸輪機構優(yōu)化原則凸輪形狀。這種方法不限制定義，專案，特別CAM手頭的設計任務所需要的任何目標或約束功能。此外，這種方法并不局限于任何特定的計算機模擬程序或設計任何特定的凸輪操作系統(tǒng)只限于使用。這項工作的首要目標是建立一個完整的初步凸輪外形設計系統(tǒng)化的方法，包括凸輪外形設計自動化和真正的凸輪與凸輪機構的模擬計算機模型的形狀優(yōu)化。我們的目標是重要的因為在機械工程，凸輪機構的多種用于凸輪軸的旋轉運動轉換成一個控制