СПОСОБ МНОГОАЛЬТЕРНАТИВНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ МОДЕЛЕЙ АВТОМАТИЗАЦИИ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА ДЛЯ СОЗДАНИЯ МЕХАТРОННО-МОДУЛЬНЫХ РОБОТОВ

1
2
3
4
1
4
Способ многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза для создания мехатронно-модульных роботов, характеризующийся тем, что при проведении синтеза структуры многоинвариантной модели мехатронно-модульных роботов, и последующем фиксировании полученных оптимальных решений, рассматривают множество проектных элементов и вводят соответствующие альтернативные переменные путем представления дискретных чисел, соответствующих этим элементам, в двоичном исчислении, после чего обозначают количество модулей, объединяемых в один робот, преимущественно без четко выраженной структуры, и обеспечивают сопряжение каждого нового модуля с ранее собранными вдоль выбранного направления и стыковку его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду, причем интерфейсные площадки каждого модуля выполняют с возможностью стыковки с аналогичными площадками, по крайней мере, в четырех диаметрально противоположных направлениях, при этом один из двух сопрягаемых между собой модулей, преимущественно, первичный, выполняют управляющим по отношению к другому/им, вторичному/ым, с ним стыкуемому/им, причем указанную иерархия в структуре мехатронно-модульного робота соблюдают при последующем сопряжении модулей до формирования окончательной структуры мехатронно-модульного робота, при этом количество модулей, при этом количество модулей, объединяемых в упомянутый робот, определяют из соотношения n=1, N, где n - количество модулей, объединяемых в один робот, определяют из соотношения n=1+X+2x+4x+8x, где X, X=1,0 - количество интерфейсных площадок на модуле, N≤16 - предельное количество модулей, которые могут быть объединены в один робот, после чего вводят альтернативные переменные для описания параметров периодического закона движения следующим образом:
Angle=А+Bsin(ωt+φ),
<mrow><mover accent="true"><mrow><msubsup><mi>x</mi><mn>1</mn><mo>*</mo></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>x</mi><mrow><mn>41</mn><mi>n</mi></mrow><mo>*</mo></msubsup></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
где A - значение обобщенной координаты, относительно которой происходит периодическое движение; B - амплитуда периодического колебания обобщенной координаты; причем суммарная величина |A|+|B| не превышает максимально допустимого отклонения обобщенной координаты модуля; φ - смещение фазы периодического движения; при этом настройкой параметров этого закона определяют алгоритмы управления, синтезируемой мехатронно-модульной конструкции, причем для оптимизационного структурного синтеза выбирают значения альтернативных переменных
, обеспечивающих максимальное значение функции:
<mrow><mi>f</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>y</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>41</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>z</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>41</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>4</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow><msub><mi>N</mi><mi>c</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mn>10</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>41</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>→</mo><mi>max</mi></mrow>
при ограничениях n=1, N
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>A</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mn>10</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>12</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>B</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mn>14</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>17</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≤</mo><msup><mi>y</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msup></mrow>
,
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>A</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mn>26</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>29</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>B</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mn>30</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>33</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≤</mo><msup><mi>z</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msup></mrow>
,
<mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>41</mn><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><mn>1,</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.</mn></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow>
,
max
max
z
где y,   - максимально допустимые отклонения обобщенной координаты модуля относительно ее нулевого значения, причем для нахождения максимального значения функции f используют рандомизированный алгоритм многоальтернативной оптимизации, который дополняют еще одним уровнем в рамках управляемого роя частиц.