基于多目标遗传算法的复式转叶舵机结构优化

袁 畅， 李阁强*， 王 帅， 毛 波

(1.河南科技大学 机电工程学院，河南 洛阳 471003；2.山东万通液压股份有限公司，山东 日照 262313)

0 引 言

转叶舵机由于结构紧凑、安装简便、噪声小等优点，在舰船中得到广泛应用[1-2]。舰船在航行过程中通过舵叶承受水对其反作用力实现转向，但水动力作为一种干扰负载，严重影响舵角的控制精度[3]，特别是舵机系统在启动和换向时，会产生很大的超调量。针对转叶舵机的执行元件，设计一种复式结构的液压摆动缸，在结构上由外层解耦缸推动内层驱动缸抵消水动力对舵驱动缸的耦合力矩。

复式摆动缸作为一种新型液压元件，缺乏理论支撑指导设计尺寸参数。在常规液压缸类元件设计时，通常对结构元件进行运动学或者动力学分析，对关键的部件进行强度校核[4]，此类方法只能求出关键部件的尺寸参数，对于求解整体结构的尺寸参数不具有适用性。对于数值优化方法[5-7]，如梯度法、序列二次规划、约束变尺度法等传统算法求解多变量、强非线性的结果一般为局部最优，不能保证全局最优解。

黄维等[8]、吴贝尼等[9]在处理结构优化问题时所使用的遗传算法(Genetic Algorithm, GA)，其优胜劣汰的思想原则契合此类结构设计问题，通过GA对其结构参数进行优化，优化效率和结果不受初始结构的影响，具有很强的全局搜索能力，在求解较为复杂的组合优化问题时不受目标函数的可微性约束，通常可迅速得到较好的优化结果。因此，基于多目标遗传……