针对工业机器人的高能耗问题,提出了一种基于免疫算法的工业机器人能耗最优规划方法。首先通过动力学模型和关节摩擦模型求得机器人关节驱动力矩,然后基于力矩建立机器人关节能耗模型,以机器人的关节总能耗为优化目标,将能耗最优问题转化为求解路径关键点的最优位姿解的问题,采用免疫算法对机器人轨迹规划中的能耗进行优化,得到机器人的整条路径能耗最小值。仿真结果表明,该能耗优化模型能够实现能耗的优化。

针对带式输送机启动时,电流波动较大,易对设备造成损伤,以及运行时运载量时常变化造成功耗不匹配,形成了能源浪费的问题,提出了液压驱动的启动方式,实现输送机软启动,并通过仿真实验,验证了其启动冲击小、无极调速等优点。同时,分析了影响输送机能耗的速度与运载量之间的关系,采用模糊PID控制技术,对速度与运载量进行合理配比,进行优化,降低能耗,并通过与优化前的输送机能耗对比,验证了基于模糊PID的输送机能耗优化的可行性。

为实现3D打印机对曲面的精细化打印,对3D打印机的喷头结构的快速响应和精确控制提出了更高的要求,为此设计了一种可以实现姿态控制的平面4-RRR冗余并联机构。根据机构的特点,在运动学基础上,利用虚功原理建立该机构的动力学模型,然后以混合驱动方式并借助最小二范数法实现机构等效广义力到轴向驱动力的优化。在此基础上,对驱动力二范数和最小驱动总功率进行优化,分别得到角速度、驱动力与驱动功率变化曲线。结果表明:该机构驱动力二范数解和最小驱动总功率解的差异略小,其驱动电机做功减少了1.17%。结合驱动力二范数、最小驱动总功率的优化结果,选取混合驱动的驱动方式,可以实现冗余并联机构驱动器瞬时驱动力与瞬时驱动功率的均衡,并降低机构运动过程中的功耗,实现3D打印机喷头机构的快速响应。

为优化制冷机房运行能耗,采用系统辨识的方法建立了制冷机房运行能耗模型,模型中包含负荷率、冷却水进水温度、冷冻水流量和冷却水流量4个因素。相关优化计算结果表明,冷却水和冷冻水同时变流量运行时,冷水机组的COP随冷水流量降低而略有减少,但由于泵耗的大幅度降低,对整个系统而言,总能耗减少。文中所提的制冷机房,冷冻水泵和冷却水泵功率占制冷机房总功率的20%左右,在部分负荷率50%～90%范围内,冷却水温度在23℃～31℃的范围内,能耗优化后节能率在5%～14%之间。若泵耗所占比例越大,则节能效率越高。

为了在保证控制精度的前提下降低系统能耗建立了钻杆排放机械手液压系统的状态空间模型并调用MATLAB的lqr（）指令计算出最优二次型性能指标极小的状态反馈矩阵再将状态反馈矩阵输入到由Simulink、SimPowerSystems和Simhydraulics搭建的系统虚拟模型中进行仿真。通过比较仿真结果对性能指标的加权矩阵进行修正得到了满意的控制器参数。仿真表明优化后的控制器既能满足精度的需求又能明显降低电机的输出功率。