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【摘要】隨著農業機械化進程的不斷深入，人們對農業機械的依賴性水平變得越來越高。這種變化對農業機械設計提出了較高的要求。為了提升農作物的耕種效率，實現增產目的，可以利用動態優化方法取代傳統的設計方法，使得所設計出的農業機械成品更加符合農民的實際使用要求。本文從動態優化方法的概念入手，對動態優化方法在農業機械設計中的應用進行分析和研究。

【關鍵詞】動態優化方法;農業機械設計;應用

1前言

農業是我國的支柱性產業。結合我國實際情況可知，雖然相關政策及城市改造等措施提升了農民的就業率，但仍然存在許多以農業為主要經濟來源的農民。為了促進我國農業的良性發展，幫助農民獲得更多的經濟利潤，可以應用動態優化方法提升農業機械設計的質量。

2動態優化方法

2．1動態優化方法的概念

動態優化方法建立在優化遺傳算法、計算機輔助技術等相關技術或技能的基礎上［1］。這種方法是指，根據設計要求確定相應的參數或模型之后，通過動力學建模的方式，對所得參數或模型進行動態分析，將參數或模型中存在的不合理問題識別出來，進而提升參數或模型的設計質量。

2．2動態優化方法的應用優勢

就農業機械設計而言，動態優化方法的應用優勢主要包含以下幾種:第一，可修正優勢。在基于動態優化方法的農業機械設計工作中，設計人員可以通過遺傳算法、動態控制等技術，將農業機械模型中存在的問題找出來，并通過修正措施的利用，提升農業機械的設計質量。第二，使用優勢。動態優化方法以農業生產對農業機械產品的實際使用要求為參考依據。相對于其他設計方法而言，基于動態優化法的農業機械產品性能更加完美。

2．3動態優化方法的應用流程

就農業機械設計工作而言，動態優化方法的應用流程主要包含以下幾個步驟:第一，項目確立步驟。根據農民的實際要求或相關部門的指示等依據，將農業機械設計項目確定下來。第二，建模步驟。當項目確立之后，設計人員需要結合自身的設計經驗和相關數據信息，構建出符合實際農業生產要求的農業機械設計模型。第三，優化步驟。在該步驟中，設計師需要根據實際的農業機械模型特點或性能，利用適宜的動態優化方法(如優化遺傳算法或計算機輔助技術等)，對第二步驟中所得模型進行優化設計。第四，農業機械數字虛擬樣機建模步驟。在解決原始數字模型中存在的不合理問題之后，需要以優化后的農業機械模型為參考依據，建立農業機械的數字虛擬樣機模型［2］。第五，動態控制步驟。在該步驟中，設計師需要利用模糊控制和動態控制對所得農業機械數字虛擬樣機模型進行檢驗。第六，實物模型。農業數字虛擬樣機模型經過動態控制、模糊控制檢驗合格(或已對不合格部分進行調整)后，應該利用其得出農業機械的實物模型。

3動態優化方法在農業機械設計中的應用

這里主要從以下幾方面入手，對動態優化方法在農業機械設計中的應用進行分析和研究:

3．1數字變量方面

就數字變量方面而言，利用動態優化方法進行設計的過程將會受到相關標準的要求、農業機械產品的規格參數、強度系數等因素的影響。通過對農業機械的實際農業生產應用過程可知，在所有的農業機械中，處于連續振動狀態的農業機械占比約為83%左右［3］。這種特點為農業機械的設計工作帶來了一定的困難:設計人員既要分析有害振動對農業機械設備性能產生的損害作用，同時還應該利用有利振動，提升農業機械的設計質量。在數字變量確定環節中，動態優化方法的應用流程主要包含以下幾個步驟:第一，根據相關要求設計數字變量參數;第二，以上述參數為參考依據，進行動力學建模;第三，利用農業機械的動力學模型進行動態分析，將模型中存在的不合理數字變量識別出來［4］;第四，通過修改問題數字變量的方式，提升農業機械動力學模型數字變量設計的合理性。

3．2約束條件方面

就約束條件方面而言，基于動態優化方法的優化方式主要包含以下幾種:第一，能量平衡及模態柔度優化方式。這種優化方式的約束條件為農業機械本身的剛度參數和質量參數。由于大多數農業機械都需要在連續振動狀態下完成農業生產任務，因此，這里以農業機械的抗振化設計為例，對能量平衡與模態柔度優化方式進行分析:從本質角度來講，農業機械的抗震性能是基于各類組成零件產生的。為了防止連續振動損害農業機械的零件，應該通過增加模態阻尼參數、降低各階模態柔度的方式，避免2個或2個以上零件在使用過程中出現共振現象。第二，變分方式。這種優化方式以泛函數作為農業機械約束條件優化的目標函數。約束條件的優化原理為:在符合約束條件的范圍內，將農業機械所對應泛函數的極值參數計算出來。第三，極小值方式。這種約束方式是指，根據以往的農業機械使用經驗或設計經驗，從眾多能夠影響農業機械結構動態性能的因素，將該因素的形狀函數確定出來。然后以形狀函數為依據，將滿足約束條件要求的，農業機械的最佳形狀計算出來。

3．3農業機械模型確定方面

當數字變量及約束條件等基礎工作完成之后，設計人員可以利用幾何定位點法將農業機械模型的相關參數確定出來。結合以往的農業機械建模經驗可知，建模的難點問題在于農業機械的轉動慣量和運動質心。為了保證農業機械模型的可靠性，設計人員可以將UG軟件作為該過程的輔助工具，在保證農業機械充分契合農業生產要求的基礎上，利用UG軟件將農業機械轉動慣量、運動質心的相關參數準確確定下來。

3．4農業機械模型檢驗方面

農業機械模型的檢驗可以利用View或者ADAMS等工具完成。在試驗臺的檢驗過程中，上述工具可以利用性能檢測模塊及數據采集卡發揮檢測功能，判斷基于動態優化法的農業機械模型是否存在不合理問題。當發現存在問題之后，設計人員需要根據具體的問題，再次利用動態優化法對農業機械模型進行優化處理，最終獲得性能符合實際農業生產要求的農業機械模型產品。

4結論

為了提升農業生產效率，促進農民增收，可以將動態優化方法應用在農業機械設計中，利用數字變量計算、約束條件確定、模型確定、模型檢驗等步驟，設計出符合實際農業生產要求的農業機械設計產品。

參考文獻:

［1］佟童，趙宇，王麗娟，孫鵬，陳武東．動態優化方法在農業機械設計中的應用［J］．農機使用與維修，2014(12):70～73．

［2］孫岐，楊文斌．以液壓缸為執行元件機構優化設計在農業機械中的應用與分析［J］．農村牧區機械化，2016(02):20～22．

［3］王瑋，張衛波，韓云芳．混合離散變量優化方法在機械設計中的應用［J］．吉林工學院學報(自然科學版)，2015(02):22～24．

［4］繆贇，靳玉佳，邱陽．改進的遺傳算法在機械系統動態優化設計中的應用［J］．浙江海洋學院學報(自然科學版)，2000(02):114～117.

作者：田鑫一 單位：國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心