[发明专利]基于改进差分的茶园四杆中耕机构多目标点轨迹综合方法

说明书

本发明涉及到利用优化算法来解决茶园中耕机构的轨迹综合任务领域。技术方案是：一种基于改进差分的茶园四杆中耕机构多目标点轨迹综合方法，依次包括以下步骤：第1步：选取耕作目标轨迹，对该轨迹进行离散化处理，得到若干综合目标轨迹点；第2步：利用机构学的知识表达出四杆中耕机构连杆轨迹发生点处(耕作刀具尖点)的位置函数；第3步：表达出轨迹综合任务的综合目标函数；第4步：利用Matlab结合所述第3步对所述改进的差分算法进行编程；第5步：运行程序，得到所求机构的尺寸参数，并通过仿真验证所设计机构在特定点处的发生轨迹。该方法应能大大提高利用优化法解决非计时多目标点轨迹综合机构问题的求解速度和精度。

技术领域

本发明涉及到利用优化算法来解决茶园中耕机构的轨迹综合任务领域，具体是提供一种基于改进的差分算法的轨迹生成综合茶园四杆中耕机构的方法。

背景技术

树是深根植物，主根在深厚的土壤中，中耕能够减少表土水分含量，增加阳光辐射的吸收量，促进茶芽提早萌发，是茶园管理的重要环节。我国茶园多分布于丘陵山区，对茶园土壤的耕作主要采用小型锄铲式中耕机，锄铲式中耕机的核心工作部分为连杆式中耕机构，中耕机构的设计往往需要解决“已知锄铲铲尖位置耕作轨迹的多目标点非计时轨迹综合机构”的问题，常见解决机构综合问题的方法有解析法和优化法，而非计时轨迹综合机构问题中的待求参数极多，用传统的解析法解决该问题往往需要解决解非线程方程组的问题，且非线程方程组的维数随着目标综合点的增多而增大，高维非线性方程组的求解问题一直是工程技术界和应用数学界的难点之一，无法在保证综合精度的同时保证其解的可行性，故而可用优化法来解决多目标点的轨迹综合机构问题。目前利用优化法解决多目标点的轨迹综合机构问题常用遗传算法(GA)、粒子群算法(POS)及差分算法(DE)，在目标函数设计变量比较多的情况下，GA和POS暴露出了其收敛精度较差和迭代速度较慢的缺点，而对于DE，其本身就相对来说最适用于解决高维目标函数的优化问题，如果对DE的某些流程进行改进，就可以获得更高的收敛速度和更精确的解。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种基于改进差分的茶园四杆中耕机构多目标点轨迹综合方法，该方法应能大大提高利用优化法解决非计时多目标点轨迹综合机构问题的求解速度和精度，为茶园中耕机构的设计提供一种有效的方案。

本发明提供的技术方案是：

一种基于改进差分的茶园四杆中耕机构多目标点轨迹综合方法(以平面四杆中耕机构为例进行说明)，依次包括以下步骤：

第1步：选取耕作目标轨迹，对该轨迹进行离散化处理，得到若干综合目标轨迹点；

第2步：利用机构学的知识表达出四杆中耕机构连杆轨迹发生点处(耕作刀具尖点)的位置函数；

第3步：表达出轨迹综合任务的综合目标函数；

第4步：利用Matlab结合所述第3步对所述改进的差分算法进行编程；

第5步：运行程序，得到所求机构的尺寸参数，并通过仿真验证所设计机构在特定点处的发生轨迹。

所述第1步中，对于目标轨迹，可以结合农艺选取包括耕作刀具入土点、出土点等关键型值点在内的N个目标轨迹形状控制点作为离散化的目标综合轨迹。

所述第2步中，所述四杆中耕机构为平面四杆机构；