一种含曲柄连杆机构的ads换料系统的路径寻优方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及反应堆工程技术领域，特别涉及一种含曲柄连杆机构的ADS换料系统 的路径寻优方法。
【背景技术】
[0002] 加速器驱动次临界系统 ADS (Accelerator Driven subcritical System)是一种 较为理想的核废料嬗变系统，国际原子能机构（IAEA)把它列入新型核能系统中，并称之为 "新出现的核废料嬗变及能量产生的核能系统"。ADS由强流质子加速器、散裂靶和次临界 反应堆构成，ADS换料系统必须在反应容器完全封闭的情况下实现堆燃料组件的装卸操作， 而与传统反应堆相比，ADS系统中增加了质子束管和散裂靶，使得小旋塞无法覆盖堆顶盖中 心，给换料带来困难，因此ADS系统采用曲柄连杆机构用于换料，然而曲柄连杆机构的机械 运动复杂，致使燃料组件的运输路径难以计算与比较，如何高效评估换料方案的优劣成为 验证换料系统设计合理与否的一个棘手问题。
[0003] 路径优化技术被广泛应用于交通运输、维修制造等领域中，路径优化技术 的核心是路径优化算法，被人们广为接受的路径优化经典算法主要有Dijkstra、A*、 Bellman-Ford-Moore等。其中，Dijkstra算法是历史最悠久、最先得到认可的路径优化算 法。Dijkstra算法的基本思路是：从起始结点出发，依次对当前结点的子结点的权重进行 更新，并用子结点中权重最小者对当前结点更新，直到遍历所有结点为止。
[0004] 换料路径指的是燃料组件在实际换料过程中的运动路程，传统的路径寻优技术对 含曲柄机构的换料系统而言，往往可采用累加燃料组件在各运输阶段的起点与终点的直线 距离之和来衡量，并对各段直线距离加以时间权重，通过距离与时间权重综合考虑评估换 料路径的优劣。但是燃料组件在实际的换料运输过程中并非直线运动，而是不规则的曲线 运动，如果仅仅通过传统的直线距离累加进行计算会给换料评估带来较大误差，因此考虑 对燃料组件的曲线路程加以计算，然而曲柄连杆机构运动机制极其复杂使得燃料组件的曲 线路程难以快速计算，为此本发明从燃料组件自身的路径计算脱离出来，转而采用另一种 间接手段近似代替燃料组件的运输路径，发展了一种适合换料系统的路径寻优方法。
[0005] 本发明用运输燃料组件的所有旋转动力部件旋转弧度之和来代替燃料组件的运 动路程，将归一化的部件旋转时间作为转动弧度的权重因子，通过比较部件旋转弧度总和 大小来定性判断换料方案的优劣，提高了路径寻优效率，弥补了传统路径寻优方法应用于 曲柄连杆机构上精确性的不足，为含曲柄连杆机构的ADS换料系统的换料路径方案的评估 提供了一种快速有效的手段。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题为：克服传统路径优化技术在ADS换料系统中应用的不 足，提出了一种含曲柄连杆机构的ADS换料系统的路径寻优方法，能快速判定出换料系统 中输送燃料组件的最优路径方案。
[0007] 本发明采用的技术方案为：一种含曲柄连杆机构的ADS换料系统的路径寻优方 法，其特征在于，实现步骤包括：
[0008] 步骤（1)、根据曲柄连杆机构的连动先后关系，依次存储曲柄连杆机构中输送燃料 组件的各个转动部件的序号；
[0009] 步骤（2)、燃料组件从被换料夹具拾取到脱离夹具的输送过程中，逐个统计各个转 动部件独立转动部件的旋转弧度大小与时间长度；
[0010] 步骤（3)、归一化独立旋转时间作为旋转弧度权重因子；
[0011] 步骤（4)、联合转动部件的旋转弧度权重因子，计算燃料组件在一次输送中转动部 件的旋转弧度之和，作为燃料组件在一次换料方案中的路程；
[0012] 步骤（5)、计算燃料组件在多次换料方案中的路程，取路程最小值对应的换料方 案，即为最优的换料路径方案。
[0013] 进一步的，用运输燃料组件的所有旋转动力部件旋转弧度之和来代替燃料组件的 运动路程。
[0014] 进一步的，旋转弧度之和最小的方案为最优的换料路径方案。
[0015] 本发明与现有技术的相比的优点在于：
[0016] (1)、本发明弥补了传统路径寻优方法应用于曲柄连杆机构上精确性的不足，为 ADS换料系统的换料路径方案的评估提供了一种快速有效的手段。
[0017] (2)、本发明用运输燃料组件的所有旋转动力部件旋转弧度之和来代替燃料组件 的运动路程，避免了燃料组件自身复杂的运动路径的计算，提高了路径寻优效率。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的实现流程图。
【具体实施方式】
[0019] 如图1所示，本发明一种含曲柄连杆机构的ADS换料系统的路径寻优方法，具体实 现步骤如下：
[0020] 步骤（1)、设曲柄连杆机构有N个转动部件，根据曲柄连杆机构的连动先后关系， 依次存储曲柄连杆机构中输送燃料组件的各个转动部件的序号P 1 (i = 1，2, ...，N);
[0021] 步骤（2)、记换料夹具拾取燃料组件位置为Α，燃料组件脱离换料夹具位置为Β，燃 料组件从A输送到B的过程中，记录转动部件 ？1(1 = 1，2，...，Ν)独立旋转的弧度分别为 Θ Ji = 1，2, · · ·，N)rad，独立旋转的时间分别为 tji = 1，2, · · ·，Ν);
[0022] 步骤（3)、归一化独立旋转时间作为转动弧度权重因子W1 (i = 1，2, . . .，N)，得转 动部件P1 (i = 1，2, . . .，N)的旋转弧度权重因5
[0023] 步骤（4)、计算燃料组件在一次输送中转动部件的旋转弧度之和S，则
[0024] 步骤（5)、假设现有M次燃料组件的输送方案，记燃料组件在第j (j = 1，2, ...，Μ) 次输送方案中旋转弧度之和为Sj，比较S1, S2，…，SM，得最小值St (j = t)，即第t条输送方 案为最优的换料路径方案。
【主权项】
1. 一种含曲柄连杆机构的ADS换料系统的路径寻优方法，其特征在于，该方法实现步 骤包括： 步骤（1)、根据曲柄连杆机构的连动先后关系，依次存储曲柄连杆机构中输送燃料组件 的各个转动部件的序号； 步骤（2)、燃料组件从被换料夹具拾取到脱离夹具的输送过程中，逐个统计各个独立转 动部件的旋转弧度大小与时间长度； 步骤（3)、归一化独立旋转时间作为旋转弧度权重因子； 步骤（4)、联合转动部件的旋转弧度权重因子，计算燃料组件在一次输送中转动部件的 旋转弧度之和，作为燃料组件在一次换料方案中的路程； 步骤（5)、计算燃料组件在多次换料方案中的路程，取路程最小值对应的换料方案，SP 为最优的换料路径方案。2. 根据权利要求1所述的含曲柄连杆机构的ADS换料系统的路径寻优方法，其特征在 于，用运输燃料组件的所有旋转动力部件旋转弧度之和来代替燃料组件的运动路程。3. 根据权利要求1所述的含曲柄连杆机构的ADS换料系统的路径寻优方法，其特征在 于，旋转弧度之和最小的方案为最优的换料路径方案。
【专利摘要】本发明公开了一种含曲柄连杆机构的ADS换料系统的路径寻优方法，与常规方法不同之处在于：用运输燃料组件的所有转动部件旋转弧度之和来代替燃料组件的运动路程，将归一化的部件旋转时间作为转动弧度的权重因子，通过比较部件旋转弧度总和大小来定性判断换料方案的优劣，选取旋转弧度最小的燃料组件输送方案为最优的换料路径方案，避免了燃料组件复杂运动路径的计算，提高了路径寻优效率，弥补了传统路径寻优方法应用于曲柄连杆机构上精确性的不足，为含曲柄连杆机构的ADS换料系统的换料路径方案的评估提供了一种快速有效的手段。
【IPC分类】G06Q10/04
【公开号】CN105005821
【申请号】CN201510279616
【发明人】赵锦波, 党同强, 何桃, 龙鹏程, 吴宜灿
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年5月27日