TỐI ƯU HÓA CƠ CẤU ĂN DAO CHÍNH XÁC 2 BẬC TỰ DO SỬ DỤNG THUẬT TOÁN NSGA-II VÀ ANN

Tóm tắt

Bài báo giới thiệu thiết kế tối ưu cơ cấu đàn hồi 2 bậc tự do mới ứng dụng cho gia công chính xác. Trong cơ cấu đàn hồi, kết hợp khớp đàn hồi dạng bán nguyệt và các thanh đàn hồi kết hợp với các thanh cứng để tạo ra chuyển vị mong muốn. Thiết kế này được tối ưu hóa đa mục tiêu bằng kết hợp giữa RSM (Response surface methodology), ANN (Artificial Neural Network), NSGA-II (non-dominated sorting genetic algorithm-II), TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution). Mô hình toán xấp xỉ của thiết kế được xây dựng bằng RSM-ANN và sau đó được tối ưu hóa bằng thuật toán NSGA-II, kết quả tối ưu được chọn dựa trên phân tích TOPSIS. Kết quả tối ưu hóa và mô phỏng bằng ANSYS cho thấy cơ cấu tạo được chuyển vị đầu ra 80,29 μm, tần số tự nhiên đầu tiên là 617,06 Hz. Ứng suất lớn nhất của cơ cấu 62,968 MPa. Phương pháp đề xuất có thể được áp dụng cho các thiết kế phức tạp với các loại khớp đàn hồi khác nhau, nhiều biến thiết kế và nhiều hàm mục tiêu. Trong tương lai thiết kế tối ưu được chọn, được chế tạo bằng phương pháp cắt dây và ứng dụng gia công chính xác trên máy tiện truyền thống cũng như máy tiện CNC.

Title

OPTIMIZATION OF 2 DOF FOR HIGH PRECISION FEED DRIVE USING NSGA-II AND ANN ALGORITHM

Abstract

This article introduces the optimal design of a new 2-degree-of-freedom compliant mechanism applied to precision machining. This paper proposes a new design of a compliant mechanism using semicircular hinges and leaf springs combined with rigid bars to create the desired displacement. This design is optimized for multiple goals by combining RSM (Response surface methodology), ANN (Artificial Neural Network), NSGA-II (non-dominated sorting genetic algorithm-II), and TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity). The equivalent mathematical model of the design is built using RSM-ANN and then optimized using the NSGA-II algorithm, the optimal result is selected based on TOPSIS analysis. Optimization and simulation results using ANSYS show that the mechanism creates an output displacement of 80.29 μm, and the first natural frequency is 617.06 Hz. The maximum stress of the compliant mechanism is 62.968 MPa. The proposed method can be applied to complex designs with different types of flexural hinges, multiple design variables, and multiple objective functions. In the future, the optimal design will be selected, manufactured by wire cutting method, and applied to precision machining on traditional lathes as well as CNC lathes.