فصل2 معرفی مکانیزم شش میله­ای وفرمول بندی آن.. 12
2-1 مقدمه. 13
2-2 برخی کاربردهای مکانیزم­های شش میله­ای.. 14
2-3 تحلیل هندسی و روابط حاکم بر مکانیزم. 19
2-4 نتیجه­گیری و جمع­بندی فصل.. 22
فصل3 روش­های بهینه­سازی تک هدفه و چند هدفه. 23
3-1 مقدمه. 24
3-2 مفاهیم بهینه سازی.. 24
3-2-1 مفاهیم بهینه­سازی تک هدفه. 24
3-2-2 تعاریف و مفاهیم بهینه­سازی چند هدفه. 25
3-3 روش­های بهینه سازی تک هدفه. 27
3-3-1 الگوریتم ژنتیک… 27
3-3-1-1 مقدمه. 27
3-3-1-2 تاریخچه. 27
3-3-1-3 ساختار الگوریتم ژنتیک… 28
3-3-1-4 عملگرهای ژنتیکی.. 28
3-3-1-5 روند کلی اجرای الگوریتم ژنتیک… 30
3-3-2 الگوریتم تکامل تفاضلی.. 31
3-3-2-1 مقدمه. 31
3-3-2-2 تاریخچه. 32
3-3-2-3 ساختار الگوریتم تکامل تفاضلی.. 32
3-3-2-4 پارامترهاى كنترلى.. 35
3-3-2-5 استراتژى­هاى متنوع DE.. 36
٣-٣-٣ الگوریتم تجمعى ذره (ازدحام ذرات) 37
٣-٣-٣-١ مقدمه. 37
٣-٣-٣-٢ تاریخچه روش بهینه سازى تجمعى ذره 37
٣-٣-٣-٣ روش بهینه­سازى تجمعى ذره استاندارد. 38
٣-٣-٣-٤ شبه برنامه روش بهینه سازى تجمعى ذره استاندارد. 40
٣-٣-٣-٥ بررسى ضریب وزن و ضرایب یادگیرى.. 41
٣-٣-٤ الگوریتم تركیبى ژنتیك و تجمعى ذره 42
٣-٣-٤-١ الگوریتم تركیبى HGAPSO.. 43
٣-٣-٤-٢ روش تركیبى GAPSO.. 43
٣-٤ روش­هاى بهینه­سازى چند هدفى.. 45
٣-٤-١ روش بهینه­سازى مرتب سازى نقاط غیر برتر نسخه دوم) NSGA-II ( 45
٣-٤-١-١ زیربرنامه Non-Dominant Sorting (NS) 46
٣-٤-١-٢ زیربرنامهCrowding Distance(CD) 46
٣-٤-١-٣ روند كلى الگوریتم NSGA-II. 47
3-5 نتیجه­گیری و جمع­بندی فصل.. 48
فصل4 بهینه­سازی مکانیزم شش­میله­ای.. 49
4-1 مقدمه. 50
4-2 متد کاهش کنترل شده انحراف مجاز 51
4-3 تابع هدف.. 56
4-4 سنتز بهینه مكانیزم. 57
4-4-1 بهینه سازی تک هدفه. 58
4-4-1-1 سنتز بهینه مسیر اول. 58
4-4-1-2 سنتز بهینه مسیر دوم. 65
4-4-2 بهینه سازی دو هدفه. 72
4-4-2-1 متد کاهش کنترل شده انحراف زاویه انتقال. 73
4-4-2-2 نتایج بهینه سازی.. 75

4-5 نتیجه­گیری و جمع­بندی فصل.. 78
فصل5 نتیجه­گیری.. 79
5-1 نتیجه­گیری.. 80
مراجع. 81

فهرست جدول­ها
جدول 4-1 ثابت­های بکار گرفته شده در بهینه­سازی برای مسیر اول 58
جدول 4-2 حدود تعیین شده متغیرهای طراحی برای مسیر اول. 59
جدول 4-3 مکانیزم­های بدست آمده از چهار الگوریتم برای مسیر اول به روش اول. 61
جدول 4-4 مکانیزم بدست آمده از سه الگوریتم برای مسیر اول به روش دوم. 64
جدول 4-5 حداکثر انحرافات مجاز برای سه الگوریتم ژنتیک، ازدحام ذرات وGAPSO برای مسیر اول به روش دوم. 64
جدول 4-6 ثابت­های بکار گرفته شده در بهینه­سازی برای مسیر دوم. 66
جدول 4-7 حدود تعیین شده متغیرهای طراحی مسیر دوم. 66
جدول 4-8 مکانیزم­های بدست آمده از دو الگوریتم تکامل تفاضلی وGAPSO برای مسیر دوم به روش اول. 68
جدول 4-9 مکانیزم بدست آمده از الگوریتم GAPSO برای مسیر دوم به روش دوم. 70
جدول 4-10 حداکثر انحرافات مجاز الگوریتم تکامل تفاضلی وGAPSO برای مسیر دوم به روش دوم. 71
جدول 4-11 ثابت­های بدست آمده برای چهار مکانیزم C,B,A وD ومقادیر خطای هریک… 76

فهرست شکل­ها
شکل2-1: مکانیزم وات نوع اول. 13
شکل2-2: مکانیزم وات نوع دوم. 13
شکل2-3: مکانیزم استفن­سون نوع اول. 13
شکل2-4: مکانیزم استفن­سون نوع دوم. 13
شکل2-5: مکانیزم استفن­سون نوع سوم. 14
شکل2-6: تولید نوارهای مغناطیسی.. 15
شکل2-7: مکانیزم استفن­سون نوع سوم برای هدایت نوار مغناطیسی.. 16
شکل2-8: مکانیزم شش میله­ای پروتز زانو کشیده صفر درجه. 17
شکل2-9: مکانیزم شش میله­ای پروتز زانو خمش کامل.. 17
شکل2-10: مکانیزم تغزیه، وات نوع دوم. 17
شکل2-11: مکانیزم شش میله­ای استفن­سون نوع سوم برای تولید مسیر. 18
شکل2-12: چهار موقعیت بعدی مکانیزم در تولید مسیر. 19
شکل2-13: هندسه مکانیزم شش میله­ای استفن­سون نوع سوم]27[. 20
شکل3-1: مفهوم برتری در فضای دو هدفی، ذره a بر بقیه ذرات برتری دارد. 26
شکل3-2: جبهه پارتو مجموعه­ای از جواب­ها در فضای دو هدفه. 27
شکل3-3: عملگر ترکیب در الگوریتم ژنتیک… 29
شکل3-4: عملگر جهش در الگوریتم ژنتیک… 30
شکل3-5: روند کلی یک الگوریتم ژنتیک استاندارد. 31
شکل3-6: مثالی از یک تابع هزینه دو بعدی برای تولید ………. 33
شکل3-7: فرآیند ادغام 7 بعدی.. 34
شکل3-8: روند کلی الگوریتم تکامل تفاضلی.. 35
شکل3-9: چگونگی حرکت ذره در روش تجمعی.. 40
شکل3-10: شبه برنامه روش تجمعی ذره 41
شکل3-11: شبه برنامه روش GAPSO.. 45
شکل3-12: نحوه محاسبه معیار ازدحام جمعیت در NSGA-II. 47
شکل3-13: نمای کلی از عملکرد الگوریتم NSGA-II. 48
شکل4-1 : تولید مسیر توسط مکانیزم شش میله­ای.. 51
شکل4-2: تابع qام مکانیزم اطراف بازه انحراف مجاز 53
شکل4-3: تابع شکل(a) و تابع موقعیت(b) 53
شکل4-4: الگوریتم کاهش کنترلشده انحراف مجاز 54
شکل4-5: کاهش مرز مجاز برای بخش خط راست مسیر. 55
شکل4-6: کاهش مرز مجاز برای بخش قطاعی(دایروی) مسیر. 55
شکل4-7: تجزیه قسمتی از مسیر به دو بخش خط راست و قطاع دایروی.. 58
شکل4-8: شبه الگوریتم شرط کاهش انحراف مجاز 60
شکل4-9: مسیر مطلوب اول و نقاط دقت بدست آمده از مکانیزم بهینه شده توسط GAPSO به روش اول. 61
شکل4-10: مسیر مطلوب اول و نقاط دقت بدست آمده از مکانیزم بهینه شده توسط GAPSO با روش دوم تعیین متغیرطراحی 65
شکل4-11: مقایسه فاصله مسیر بدست آمده الگوریتم DE وGAPSO از مسیر مطلوب با بزرگنمایی.. 65
شکل4-12: مسیر مطلوب دوم که توسط مکانیزم طی می­شود. 66
شکل4-13: مسیر مطلوب دوم و نقاط دقت بدست آمده از مکانیزم بهینه شده توسط GAPSO به روش اول. 69
شکل4-14: مسیر مطلوب دوم و نقاط دقت بدست آمده از مکانیزم بهینه شده توسط GAPSO با روش دوم تعیین متغیرطراحی 71
شکل4-15: مقایسه فاصله مسیر بدست آمده الگوریتم DE وGAPSO از مسیر مطلوب با بزرگنمایی.. 71
شکل 4-16: کاهش بازه مجاز زاویه انتقال. 73
شکل 4-17: شبه الگوریتم کاهش انحراف مجاز زاویه انتقال. 74
شکل 4-18: برتری جبهه پارتو به روش کاهش کنترل شده انحراف مجاز زاویه انتقال بر جبهه پرتو بدون بکارگیری این روش… 74
شکل 4-19: جبهه پارتوئی بدست آمده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه. 75
شکل 4-20: جبهه پارتوئی بدست آمده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه با بزرگنمایی و حذف نقاط با خطای مسیر بیشتر از 400. 76
شکل 4-21: برتری نقطه A بر بهترین نتیجهDE 77
چکیده
در این پایان نامه ما به ارائه سنتز بهینه ابعادی مکانیزم شش میله­ای با قیدهای دورانی می­پردازیم. هدف از سنتز، تولید مسیر به گونه­ای است که تا حد امکان به مسیر مطلوب نزدیک­تر باشد. از زنجیره­های شش میله­ای، با هفت اتصال چرخشی، شناخته شده با یک درجه آزادی می­توان زنجیره وات و استفن­سون را نام برد. دو نوع مکانیزم از زنجیره وات و سه نوع مکانیزم از زنجیره استفن­سون حاصل می­شود که معرفی و چند کاربرد آنها در فصل 2 پایان­نامه آورده شده است.
به منظور سنتز بهینه تک هدفه مکانیزم، با در نظر گرفتن تابع خطای مسیر به عنوان تابع هدف، ترکیب الگوریتم ژنتیک و روش تجمعی ذره مورد استفاده قرار گرفته شده است و دقت نتایج خطای مسیر با آخرین نتایج در مقالات مقایسه می­شود. الگوریتم چند هدفه NSGAII برای کمینه سازی همزمان دو تابع هدف مورد استفاده قرار می­گیرد. دو تابع هدف با رفتار متضاد در نظر گرفته شده در این کار عبارتند از تابع خطای مسیر و انحراف زاویه انتقال از . در بهینه­­سازی دو هدفه با بکارگیری متد کاهش کنترل­ شده انحراف مجاز زاویه انتقال سرعت همگرائی تابع خطا را بالا برده و سعی در بدست آوردن جبهه پارتوئی مناسب می­شود.
پیشگفتار
مکانیزم یک ابزار مکانیکی است که به منظور انتقال حرکت و یا نیرو از یک منبع به یک خروجی بکار می­رود. یک اهرم بندی تشکیل شده است از اهرم­ها (یا میله­ها) که به طور عمومی صلب در نظر گرفته می­شوند و توسط اتصالاتی از قبیل پین (لولا) یا لغزنده­های منشوری بطوری که زنجیره­های (حلقه­های) باز یا بسته را می­سازند، به یکدیگر وصل می­شوند. این چنین زنجیره­های سینماتیکی که حداقل یک اهرم آن ثابت و حداقل دو اهرم دیگر متحرک باقی بماند، مکانیزم نام دارد و اگر کلیه اهرم ها ثابت باشند، آنگاه سازه نامیده می­شود. به عبارت دیگر مکانیزم اجازه می­دهد اهرم­های “صلب” آن نسبت به یکدیگر حرکت داشته باشند. در حالی که برای سازه این چنین نیست.
زنجیره­های سینماتیکی بخش مهم از مکانیزم­ها هستند که تحقیقات در زمینه آنها به دو بخش 1- آنالیز و 2- سنتز تقسیم می­شود.