[發(fā)明專利]基于區(qū)間約束違反度的高速壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103699720A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程錦;吳震宇;劉振宇;譚建榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F19/00;G06N3/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

1.一種基于區(qū)間約束違反度的高速壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）建立基于區(qū)間變量的高速壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化模型：

確定壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化的目標(biāo)和需考慮的約束條件，設(shè)計變量及其取值范圍，優(yōu)化中需考慮的不確定性參數(shù)及其波動范圍，建立如下滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化模型：

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其中，x為n維設(shè)計向量，其取值空間為；U為q維區(qū)間向量，其取值范圍為；目標(biāo)函數(shù)f和約束函數(shù)g為關(guān)于設(shè)計向量x和區(qū)間向量U的非線性連續(xù)函數(shù)；為第i個區(qū)間不確定性約束的波動范圍；

2）建立壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)的參數(shù)化模型，通過試驗設(shè)計和協(xié)同仿真獲取足夠多樣本點，基于最小二乘法構(gòu)建預(yù)測（式1）目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)值的多項式響應(yīng)面模型；

3）利用兩層嵌套的遺傳算法來求解（式1）滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化問題，給定內(nèi)外層遺傳算法的最大進(jìn)化代數(shù)、種群規(guī)模、交叉概率和變異概率；外層非支配排序的遺傳優(yōu)化在給定設(shè)計空間內(nèi)生成初始種群，初始化進(jìn)化代數(shù)；

4）對外層非支配排序遺傳優(yōu)化當(dāng)前代種群中的所有個體，利用內(nèi)層單目標(biāo)遺傳算法和步驟2）中建立的多項式響應(yīng)面模型計算出其所對應(yīng)的不確定目標(biāo)和約束函數(shù)區(qū)間的上下界，，，?()，并求出其相應(yīng)的目標(biāo)和約束區(qū)間的中點及半徑，，，()；其中，上標(biāo)R、L、C、W分別表示區(qū)間上界、區(qū)間下界、區(qū)間中點和區(qū)間半徑；?

5）根據(jù)各約束區(qū)間的中點及半徑，計算當(dāng)前代種群中所有個體的區(qū)間約束違反度

對不確定性約束而言，其約束違反度計算方式為：

5.1）當(dāng)時，；

5.2）當(dāng)時，若，則；若，則；

5.3）當(dāng)時，始終有；

6）利用基于區(qū)間序的優(yōu)于關(guān)系準(zhǔn)則對外層優(yōu)化種群中所有個體進(jìn)行優(yōu)劣排序，確定其序位，從而計算獲得當(dāng)前代種群中所有個體的適應(yīng)度；

基于區(qū)間序的優(yōu)于關(guān)系準(zhǔn)則確定設(shè)計向量與優(yōu)劣關(guān)系的方式為：

6.1）若，，則始終有優(yōu)于；

6.2）若，則根據(jù)目標(biāo)函數(shù)判斷其優(yōu)劣，當(dāng)或且時，優(yōu)于；

6.3）若，，則根據(jù)約束違反度來判斷其優(yōu)劣，若或且，則優(yōu)于；

7）若進(jìn)化代數(shù)未達(dá)到給定最大值，則進(jìn)行交叉、變異等遺傳操作，生成新一代種群個體，進(jìn)化代數(shù)加1，轉(zhuǎn)向步驟4），否則轉(zhuǎn)向步驟8；

8）終止外層遺傳算法進(jìn)化過程，輸出具有最大適應(yīng)度值的個體作為最優(yōu)個體，將其所對應(yīng)的設(shè)計向量作為最優(yōu)設(shè)計向量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)間約束違反度的壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化方法，其特征在于，所述第5）步中，采用中點和半徑形式的區(qū)間數(shù)來描述約束違反度，從而可利用區(qū)間序來比較不同設(shè)計方案所對應(yīng)約束違反程度的大小。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)間約束違反度的壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化方法，其特征在于，所述第6）步中，利用基于區(qū)間序的優(yōu)于關(guān)系準(zhǔn)則對外層遺傳優(yōu)化進(jìn)程中的所有個體進(jìn)行優(yōu)劣排序，從而確定其適應(yīng)度，避免了從（式1）約束非線性區(qū)間優(yōu)化模型到確定性優(yōu)化模型的轉(zhuǎn)換過程，實現(xiàn)了對基于區(qū)間變量的壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化問題的直接求解。