立體車庫的內部機械結構的優化設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 子函數 ( , , )M x r? ，并令 m in ( , , )M x r? ，得無約束最優解 * ( , )k k kx x r?? 。 3)計算121( ) [ ( ) ]lkkpph x h x???? ?????。 4)按式 (18)校正乘子向量，求 1k?? 。 5)如果 ()khx ?? ，迭代終止。約束最優解為 * kxx? ， *1k???? ；否則轉下步。 6)按式 (19)或式 (110)計算懲罰因子 1kr? ，再令 1kk?? ，轉步驟 2)。 不等式約束的增廣乘子法 對于含不等式約束的優化問題 min ( ). . ( ) 0jfxs t g x???? ( 1, 2, , )jm? ??? 引進松弛變量 12[]Tmz z z z? ??? ，并且令 39。2( , ) ( )j j jg x z g x z?? ( 1, 2, , )jm? ??? (111) 于是，原問題轉化成等式約 束的優化問題 39。min ( ). . ( ) 0jfxs t g x???? ( 1, 2, , )jm? ??? (112) 這樣就可以采用等式約束的增廣乘子法來求解了。取定一個足夠大的 39。()r r r? 后，上式的增廣乘子函數形式為 39。 39。 211( , , ) ( ) ( , ) [ ( , ) ]2mmj j jjjrM x z f x g x z g x z????? ? ??? (113) 并對一組乘子向量 *? (初始乘子向量仍取零向量 )求 m in ( , , )M x z ? ，得*()kkxx?? ， *()kkzz?? 。再按式 (18)計算新的乘子向量 1 1 2( , ) [ ( ) ]k k kj j j j j jrg x z r g x z? ? ?? ? ? ? ? ? ( 1, 2, , )jm? ??? (114) 將 增 廣 乘子 函數 的 極小 化 和乘 子迭 代 交替 進 行， 直 至 x ?、z和 分 別趨 近 于**x ?*、z 和 。 雖然從理論上講，這個計算過程和僅含等式約束的情形沒有什么兩樣，但由于增加了松弛變量 z ，使原來的 n 維極值問題擴充成 nm? 維問題，勢必增加計算量和求解的困難，優必要將計算加以簡化。 將式 (113)所示的增廣乘子函數改寫成 2 2 211( , , ) ( ) ( ( ) ) [ ( ) ]2mmj j j j jjjrM x z f x g x z g x z????? ? ? ? ??? (115) 利用解析法求函數 ( , , )M x z ? 關于 z 的極值，即令 ( , , ) 0zM x z ???，可得 2[ ( ( ) ) ] 0j j j jz r g x z? ? ? ? ( 1, 2, , )jm? ??? 若 ( ) 0jjrg x? ??，則 2 0jz? 。 若 ( ) 0jjrg x? ??，則 2 1 ()[ ]j j jz g xr ?? ? ? 于是，可得 2 1 {m a x [ 0 , ( ( ) ) ] }j j jz rg xr ?? ? ? ( 1, 2, , )jm? ??? (116) 將式 (116)代入式 (115)，得 2211( , ) ( ) { m a x [ 0 , ( ) ] }2 mj j jjM x f x r g xr? ? ??? ? ? ?? (117) 這就是不等式約束優化問題的增廣乘子函數，它與式 (115)的不同之處在于松弛變量 z 已經完全消失。實際計算時，仍然只要對給定的 ? 及 r ，求關于 x 的無約束極值min ( )Mx 。將式 (116)代入式 (114)，得到乘子迭代公式 1 { m a x[ 0 , ( ) ] }kkj j jrg x??? ?? ( 1, 2, , )jm? ??? (118) 對于同時具有等式約束和不等式約束的優化問題 m in ( ). . ( ) 0( ) 0jpfxs t g xhx?? ??? ?? ( 1, 2 , , )( 1, 2 , , )jmpl? ???? ??? 構造的增廣乘子函數的形式為 ( , )Mx? ?2211122111( ) { m a x[ 0 , ( )] }2( ) [ ( )]2mj j jjllp p pppf x r g xrrh x h x??????? ? ? ????? (119) 式中 1j? － 不等式約束函數的乘子向量 。 2p? － 等式約束函數的乘 子向量。 1j? 和 2p? 的校正公式為 111m a x[ 0 , ( ) ]kkj j jrg x??? ?? ( 1 , 2 , , )jm? ??? 122 ()kkp p prh x??? ?? ( 1, 2, , )pl? ??? (120) 算法的收斂條件可視 乘子向量是否穩定不變來決定，如果前后兩次迭代的乘子向量之差充分小，則認為迭代已經收斂。 增廣乘子法的程序框圖見圖 1 第二章 立體車庫總體結構的研究 機械立體車庫的總體結構形式 現有的機械式立體車庫按照其機械設備運轉方式的不同主要可分為 ： 循環式、電梯升降式和高架倉儲式三種 00 , , 0r r k? ? ? ? 構造增廣乘子函數 ( , , )M x r? 求 m in ( , , )M x r? 111m a x[ 0 , ( ) ]kkj j jrg x??? ?? 122 ()kkp p prh x??? ?? ( 1 , 2 , , )jm? ??? ， ( 1, 2 , , )pl? ??? 開始 滿足收斂條件 ? * kxx? 1kkrr?? ? 1kk?? 否 是 圖 1 循環式停車庫 循環式停車庫是水車原理、巨輪原理、連續鏈原理及傳送帶原理的結合，汽車放在托板上，以電機作為動力源，用鏈條傳遞動力，帶動所有車 位移動 。 主要特點是車位移動，存取一輛車時整個系統都要一起移動，把需要的車位移動到出入口，這樣對能量的損耗比較大而且又易磨損機械部分，而且噪聲比較大 。 電梯式停車庫 電梯式停車庫層數較高，一般都超過六層，完全是一幢放車的樓房，借用成熟的電梯技術，使汽車迅速升降到指定樓層 。 與循環式停車庫相反，電梯式停車庫停車位是固定的，汽車的存放通過電梯系統上下移動到停車位前，利用特有的橫向移動裝置來實現汽車的存取。整個車庫是全電腦控制，自動操作及顯示，庫區內無人進入，能防止人為的汽車丟失和破壞。電梯式停車庫具有極 高的土地利用率。如果在車庫內設置轉盤，汽車可以自動調頭，縮短出入庫時間，實現迅速存取車 。 車庫可以貼建筑物建造也可獨立建造，而且其封閉的立面又可成為商業廣告牌。電梯式停車庫可在地面上設置、半地下設置或地下設置，如停車泊位需 求較大時，此種車庫又可橫向或縱向拼接。 高架倉儲式停車庫 高架倉儲式停車庫是由停車位與升降裝置立體組合而成的停車設備，升降裝置可整體橫向移動或升降裝置的搬運器可整體橫向移動，停車位就在升降裝置升降道的兩側。它采用機械傳送設備傳送汽車，為電梯附加行走機械而成，最早出現在美國，在一 個建筑層里疊置 2~3層存放車輛的車位，可放車 100輛以上。隨著科技的發展，高架倉儲式停車庫出現了全智能的形式，采用一個機器人 (可行走式電梯 )來實現車輛的存取。與前兩種車庫相比，土地利用率不高，而且高架倉儲式車庫如果采用全智能方式則造價比較高 。如果不采用全智能方式則會降低效率。不過這種車庫的可靠性和安全性較高，而且適合把已經建成的單層停車庫改造成 2~3層的機械停車庫 。 立體車庫的總體結構的選擇與設計 通過上面的比較可以看出，電梯式停車庫是一種綜合性能比較優良的車庫，機械化程度最高，具有廣闊的發展前 景，因此選擇電梯升降式停車庫作為本課題的基本形式。電梯升降式停車庫中車輛的存取方式又有以下幾種 ： 左右兩側存取方式、扇形存取方式、圓周存取方式等。左右兩側存取方式就是在電梯井道在中間，停車位在井道的左右兩側，每一樓層的停車位只有兩個，升降電梯升降到停車樓層后，橫移機構可以左右方向存取車，存取機構簡單，但是存放的車輛相對來說少。扇形存取方式就是停車位以電梯井道為中心作扇形分布。升降電梯升降到停車樓層后可以在扇形停車位范圍內存取車輛，這樣就增加了每一樓層的停車位。不過扇形存取方式的存取機構復雜。圓周存取方式就是停 車位以電梯井道為中心作圓周分布，每一樓層的停車位最多，不過這種方式的存取機構最復雜。經過上面的比較，最后決定選取左右兩側存取方式的電梯式車庫，其結構簡圖見圖 2，如果停車位的需求大，則采取兩個或多個車庫拼接來增加車位。 圖 2 單個電梯式停車庫占地面積約 60 2m ，車庫一層不放車輛，除用來作為車輛和駕駛員的進出通道，同時車輛的旋轉也在一層完成。電梯的提升電機、減速機構和控制柜放在一層。 立體車庫的存 取車方式的總體設計 電梯式停車庫的存取車方式主要有交換托盤式和叉梳式兩種。所謂又梳式就是泊車位是一個叉梳，而升降電梯中還有一個與它相錯的叉梳，升降電梯平層以后，橫移機構把移動叉梳橫移到位，通過兩個叉梳的相錯運動實現汽車的存取。叉梳式存取車方式，不設載車托盤，取車時電梯直接升到所取車的停車位，沒有空行程，減少了取車時間，提高了取車效率。叉梳式存取車方式對電梯的平層精度要求比較高，需要另加擋油板。交換托盤式存取車方式是指每個停車位都有一個放置車輛的托盤，通過對托盤的存取實現存取汽車。不過這種存取車方式由于每個 車位都有一個托盤，因此在連續存車或連續取車時，都會有一個存托盤或取托盤的空行程，增加了存取車時間，影響車庫的存取車效率 。 考慮到存取車時間是一個影響立體車庫使用的重要因素，所以選擇效率較高的叉梳式存取方式。 根據移動叉梳的不同，叉梳式存取方式又有兩種 ： 一種是停車位叉梳作橫向移動，而升降吊籠中的叉梳不作橫向移動 。另一種是停車位叉梳固定，升降吊籠中的叉梳升降到位后作橫向移動。前一種方式中，升降吊籠內的機構簡單，但是每一個停車位最少需要一個動力源和一套傳動機構，一方面增加了整個車庫的成本，另一方面，由于運動機構的 增加必然降低整車庫的可靠性 。 后一種方式中，停車位的叉梳系統結構大為簡化，而升降吊籠內的機構稍微復雜，從總體來看，運動機構減少，增加了整個車庫的可靠性 。