در سالهای اخیر، مطالعه ی طراحی مکانیزم های بهینه یکی از موضوعات مهم در حوزه ی مهندسی مکانیک است و توجه دانشگاه و صنعت را بطور فزاینده ای به خود جلب نموده است. در این پایان نامه از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی مکانیزم چهارلینکی یک ماشین نشاکار برنج در پیمودن مسیر مورد نیاز کاشت توسط انگشتی (چنگال) ماشین استفاده شده است.در این کار بهینه سازی بصورت چندهدفی مورد توجه قرار گرفته و برتری آن نسبت به پژوهش های گذشته نشان داده شده است. تابع هدف اصلی در این زمینه کمینه نمودن خطای مابین مسیر تولید شده توسط نقطه ی کوپلری و مسیر درنظر گرفته شده- ی مطلوب برای کاشت برنج می باشد که در کنار آن، تابع هدف ناهمسوی دیگری به نام زاویه ی انتقال انتخاب شده تا طراحی بصورت بهینه سازی چندهدفی صورت گیرد. این امر با استفاده از الگوریتم اصلاح شده nsga-ii در فضای پارامترهای طراحی منجر به بدست آوردن یک دسته جواب بهینه ی غیربرتر(جواب های پارتوئی) گشته که منحنی های مربوطه و محدوده های قابل مصالحه در آنها ارائه شده است. تمامی نقاط بهین? طراحی از دید توابع هدف در اختیار طراح قرار گرفته و طراح با توجه به شرایطی که یک ماشین نشاکار می بایست داشته باشد یکی از این نقاط را انتخاب می کند. همچنین، بر اساس انتخاب سرعت پیشروی ماشین نشاکار، عمق کاشت بهینه با اصلاح مسیر مرحله قبل، از بهینه سازی تک هدفی الگوریتم ژنتیک بدست می آید و محدوده های تنظیم بهینه ماشین بر اساس منحنی های استخراج شده ارائه می شود. انتظاری که از این مکانیزم می رود این است که بتواند مسیر مناسبی را برای برداشتن، انتقال دادن و کاشتن نشاء در عمقی مناسب از زمین، طی کند و سپس در مسیری جداگانه از زیر نشاء خارج شده و بدون برخورد و آسیب زدن به نشاء کاشته شده، از زمین بیرون آید.

مکانیزم ها به منظور انتقال حرکت یا نیرو از یک منبع به یک خروجی بکار می روند. در روش های سنتی، از روش سرعت ورودی ثابت برای راندن مکانیزم ها استفاده می کردند و برای دستیابی به مکانیزمی با خصوصیات سینماتیکی بهتر، اقدام به طراحی دوباره مکانیزم ها می کردند. در این پایان نامه، برای بهبود مشخصات خروجی مکانیزم جنوا با شیارهای مختلف، از روش سرعت ورودی متغیر استفاده شده است. مکانیزم جنوا یکی از پرکاربردترین مکانیزم ها درصنعت است و بدلیل سادگی و ارزانی جزو اولین انتخاب ها برای تولید حرکت دورانی متناوب می باشد. علاوه بر سادگی و کاربردهای فراوان مکانیزم های جنوا، مقدار شتاب زوایه ای خروجی و گرادیان آن در ابتدا و انتهای مسیر تماس پین با شیار مخالف صفر می باشد و این موضوع باعث تولید تکانه زاویه ای خواهدشد. همچنین بیشینه شتاب و تکانه زاویه ای در طول مسیر تماس پین با شیار زیاد است که مقدار زیاد این دو مشخصه می تواند باعث خوردگی، ناپایداری و آسیب به خط تولید و دستگاه وکارکرد ضعیف در کاربردهای دقیق شود. بنابراین برای غلبه بر این محدودیت ها، کاهش این مشخصات مطلوب بنظر می رسد، همچنین اگر سرعت زاویه ای خروجی کنترل شود، مکانیزم روان تر کار می کند. به منظور دستیابی به بهینه ترین سرعت ورودی متغیر برای بهبود مشخصات خروجی مکانیزم جنوا، ابتدا از روش بهینه سازی تک هدفی و سپس به منظور وسیع تر کردن گستره انتخاب طراح از بهینه سازی چندهدفی استفاده شده است. برای بهینه سازی تک هدفی، روش ترکیبی الگوریتم ژنتیک و روش تجمعی ذره بکار گرفته شده است. برای بهینه سازی پارتویی، ابتدا الگوریتم بهینه سازی چندهدفی روش تجمعی ذره استاندارد بوسیله ترکیب با الگوریتم های قدرتمند دیگر بهبود داده شد. کارایی این الگوریتم با بکارگیری آن بر روی چندین تابع آزمایش مورد ارزیابی قرار گرفت و عملکرد مطلوب آن نشان داده شده است. سپس به منظور دستیابی به مجموعه نقاط بهینه غیربرتر در جبهه پارتو، از روش پیشنهادی استفاده شد. نتایج حاصل از بهینه سازی، برتری استفاده از روش سرعت ورودی متغیر نسبت به روش سرعت ورودی ثابت و کارهای پیشین را نشان می دهد. این مهم در راستای بدون ضربه کردن مکانیزم جنوا که یکی از مکانیزم های پرکاربرد در صنعت است، گامی رو به جلو می باشد. این روند برای مکانیزم جنوا با شیارهای مختلف انجام شده است تا طراح بتواند مطابق نیاز خود از بین جواب های بهینه، سرعت ورودی مناسب را انتخاب نماید.

با توجه به اینکه سیستم کنترلی "anfis" درحال حاضر دربسیاری از علوم مورد استفاده قرار می گیرند، لذا از جایگاه ویژه ای برای مسائل مختلف بهینه سازی، مدل سازی وکنترل برخوردارند. دراینجا یک سیستم کنترلی " anfis" برای یک سیستم دینامیکی غیرخطی به گونه ای طراحی می شود که سیستم مفروض را برروی یک مسیر از پیش تعیین شده قرار دهد. از آنجا که سیستم کنترلی"anfis" به شدت به پارامترهای وزنی وتنظیمی خود حساس اند، لذا یک الگوریتمpso برای تولید پارامترهای وزنهای سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. دراینجا خطای ردیابی بین مسیر مطلوب وحالت سیستم به عنوان ورودی سیستم کنترلی درنظر گرفته می شود. به طوری که بعد از گذشت مدت زمان محدودی این خطا به اندازه قابل قبولی کاهش می یابدوبه سمت صفر میل می کند واهداف کنترلی را برقرار می سازد. ربات زیرآبی چهار درجه آزادی ساخته شده توسط دانشگاه گیلان بر روی مسیری از پیش تعیین شده که یکی به صورت خطی و دیگری به صورت مارپیچ (فنری شکل) است جهت شبیه سازی مسیر مطلوب در نظرگرفته می شود که علاوه بر این دو مسیر عادی (فاقد اغتشاش) در یکی از این مسیرها (مسیر خطی) همراه با اغتشاش نیز شبیه سازی می شود و نشان داده می شود که برای هر کدام از مسیرها و با توجه به هر کدام از حالت های اغتشاشی و بدون اغتشاش سیستم کنترلی مورد نظر قادر خواهد بود تا ربات زیرآبی را بر روی مسیر مطلوب قرار داده و آن را به نقطه هدف برساند. و همین طور برای بهتر نشان دادن توانایی سیستم کنترلی مورد نظر یک سیستم کنترلی " anfis" به همراه الگوریتم آموزش ژنتیک مورد استفاده قرار می گیرد که با مقایسه پاسخ های ناشی از این دو سیستم کنترلی مشخص می شود که سیستم کنترلی طراحی شده در این پایان نامه به مراتب بهتر و با دقت بیشتری نسبت به ژنتیک عمل خواهد کرد.

با توجه به اینکه شبکه های عصبی مصنوعی در حال حاضر در بسیاری از علوم مورد استفاده قرار می گیرند، لذا از جایگاه ویژه ای برای مسائل مختلف بهینه سازی، مدل سازی و کنترل برخوردارند. در اینجا یک سیستم کنترلی شبکه عصبی برای یک سیستم دینامیکی غیرخطی به گونه ای طراحی می شود که سیستم مفروض را بر روی یک مسیر از پیش تعیین شده قرار دهد. این شبکه عصبی دارای سه لایه ورودی، پنهان و خروجی است که ارتباط این لایه ها با اعمال ماتریس های وزنی با ابعاد متناسب بر قرار شده و از الگوریتم یادگیری خارج از خط استفاده می شود. از آنجا که شبکه های عصبی مصنوعی به شدت به پارامترهای وزنی و تنظیمی خود حساس اند، لذا یک الگوریتم pso برای تولید پارامترهای وزن های شبکه مورد استفاده قرار می گیرد. دراینجا خطای ردیابی بین مسیر مطلوب وحالت سیستم به عنوان ورودی سیستم کنترلی در نظر گرفته می شود. به طوری که بعد از گذشت مدت زمان محدودی این خطا به اندازه قابل قبولی کاهش می یابد و به سمت صفر میل می کند و اهداف کنترلی را برقرار می سازد. ربات زیرآبی چهار درجه آزادی ساخته شده توسط دانشگاه گیلان بر روی مسیری از پیش تعیین شده که یکی به صورت خطی و دیگری به صورت مارپیچ )فنری شکل( است جهت شبیه سازی مسیر مطلوب در نظرگرفته می شود که علاوه بر این دو مسیر عادی )فاقد اغتشاش( در یکی از این مسیرها )مسیر خطی( همراه با اغتشاش نیز شبیه سازی می شود و نشان داده می شود که برای هر کدام از مسیرها و با توجه به هر کدام از حالت های اغتشاشی و بدون اغتشاش سیستم کنترلی مورد نظر قادر خواهد بود تا ربات زیرآبی را بر روی مسیر مطلوب قرار داده و آن را به نقطه هدف برساند. و همین طور برای بهتر نشان دادن توانایی سیستم کنترلی مورد نظر یک سیستم کنترلی شبکه عصبی به همراه الگوریتم آموزش ژنتیک مورد استفاده قرار می گیرد که با مقایسه پاسخ های ناشی از این دو سیستم کنترلی مشخص می شود که سیستم کنترلی طراحی شده در این پایان نامه به مراتب بهتر و با دقت بیشتری نسبت به ژنتیک عمل خواهد کرد.

در این پایان نامه ما به ارائه سنتز بهینه ابعادی مکانیزم شش میله ای با قیدهای دورانی می پردازیم. 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 می شود. الگوریتم چند هدفه nsgaii برای کمینه سازی همزمان دو تابع هدف مورد استفاده قرار می گیرد. دو تابع هدف با رفتار متضاد در نظر گرفته شده در این کار عبارتند از تابع خطای مسیر و انحراف زاویه انتقال از 90°