[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)專家系統(tǒng)的金屬材料鍛造微觀組織軟測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611149220.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN106777672A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藺永誠(chéng);諶東東;陳明松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于自適應(yīng)專家系統(tǒng)的金屬材料鍛造微觀組織軟測(cè)量方法，其特征在于：針對(duì)工業(yè)鍛造過程中金屬材料微觀組織難以在線測(cè)量的難題，基于鍛造工藝數(shù)據(jù)和微觀組織數(shù)據(jù)建立了自適應(yīng)專家系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確軟測(cè)量金屬材料微觀組織，該方法包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)歷史的鍛造工藝參數(shù)(上模具速度和位移、鍛造溫度)和金屬材料微觀組織數(shù)據(jù)(再結(jié)晶分?jǐn)?shù)和再結(jié)晶晶粒尺寸)建立初始的專家系統(tǒng)，主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)和學(xué)習(xí)機(jī)；

步驟2：將實(shí)際鍛造的與數(shù)據(jù)庫(kù)中的工藝參數(shù)比較得到工藝參數(shù)誤差向量，根據(jù)推理機(jī)中的模糊推理方法計(jì)算工藝參數(shù)匹配度；

步驟3：利用工藝參數(shù)匹配度和數(shù)據(jù)庫(kù)中的微觀組織數(shù)據(jù)估算當(dāng)前的微觀組織；

步驟4：專家系統(tǒng)自學(xué)習(xí)，若估算的當(dāng)前的微觀組織是新的微觀組織，則新的工藝參數(shù)和微觀組織數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中；否則，結(jié)束。

2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：步驟1中所述的自適應(yīng)專家系統(tǒng)解決了金屬材料微觀組織在鍛造過程中難以在線測(cè)量的問題，其特征在于，主要包括以下三個(gè)部分：

(1)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)鍛造工藝參數(shù)和金屬材料微觀組織數(shù)據(jù)，為推理機(jī)提供工藝參數(shù)誤差向量，進(jìn)而估算金屬材料當(dāng)前的微觀組織；

(2)推理機(jī)：基于模糊推理系統(tǒng)，根據(jù)工藝參數(shù)誤差向量計(jì)算實(shí)際鍛造工藝參數(shù)的匹配度，以用于軟測(cè)量金屬材料微觀組織；

(3)學(xué)習(xí)機(jī)：判斷軟測(cè)量的當(dāng)前的微觀組織是否是新的微觀組織，并且將新的微觀組織以及對(duì)應(yīng)的鍛造工藝參數(shù)補(bǔ)充到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以完善數(shù)據(jù)庫(kù)，提高軟測(cè)量精度。

3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：步驟2中所述的模糊推理方法是實(shí)現(xiàn)軟測(cè)量的核心，其特征在于，工藝參數(shù)向量包括4個(gè)工藝參數(shù)(第k步和k+1步的上模具速度和位移)，如果工藝參數(shù)誤差向量中所有誤差都為0，說明該鍛造工藝參數(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中某一個(gè)工藝參數(shù)的匹配度為1，則該工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)的微觀組織即為軟測(cè)量的結(jié)果；

如果工藝參數(shù)誤差向量中所有誤差不都為0，由于工藝參數(shù)誤差向量包括上模具速度和上模具位移的誤差，這兩個(gè)工況參數(shù)的數(shù)量級(jí)是不相同的，因此需要對(duì)工況參數(shù)誤差向量進(jìn)行歸一化，歸一化公式為：

其中，x是歸一化之前的值,x_n是歸一化之后的值,x_min和x_max是最大值和最小值；

工藝參數(shù)誤差向量中每一個(gè)工藝參數(shù)的匹配度是用三角形隸屬度函數(shù)計(jì)算的，其表達(dá)式為：

其中，p為工藝參數(shù)的匹配度,e是歸一化的誤差，三角形隸屬度函數(shù)參數(shù)b＝0.05；

在計(jì)算得到4個(gè)工藝參數(shù)的匹配度之后，工藝參數(shù)誤差向量的匹配度是此4個(gè)匹配度的積：

p_v＝p₁×p₂×p₃×p₄ (3)

其中，p_v工藝參數(shù)誤差向量的匹配度,p₁、p₂、p₃和p₄是4個(gè)工藝參數(shù)的匹配度；

在得到所有的誤差向量匹配度之后，為了保證總的匹配度之和為1，需要對(duì)所有的誤差向量匹配度進(jìn)行歸一化，歸一化公式為：

其中，p_i是歸一化之前的第i個(gè)匹配度,p_in是歸一化之后的第i個(gè)匹配度，m是工藝參數(shù)誤差向量的個(gè)數(shù)；

將所有的工藝參數(shù)誤差向量匹配度和數(shù)據(jù)庫(kù)中的微觀組織都用向量形式表示：

P＝[p_1n,p_2n,……,p_mn]，G＝[g₁,g₂,……,g_m]，F(xiàn)＝[f₁,f₂,……,f_m] (5)

其中，P是工藝參數(shù)誤差向量匹配度，G是再結(jié)晶晶粒尺寸向量，F(xiàn)是再結(jié)晶分?jǐn)?shù)向量，則軟測(cè)量的微觀組織(再結(jié)晶晶粒尺寸g_m，再結(jié)晶分?jǐn)?shù)f_m)可以表示為：

g_m＝P·G^T (6)

f_m＝P·F^T (7)。