[發明專利]基于聚類多目標分布估計算法的齒輪減速器優化設計方法

有效

• 申請號: 201710101534.7
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN107045569B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 宋申民;張秀杰;高肖霞;張虎;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 高志光

1.基于聚類多目標分布估計算法的齒輪減速器優化設計方法，其特征在于該方法具體是按照以下步驟進行的：

步驟一：初始化種群P＝{x¹,x²,…,x^N}和控制概率β，設置演化代數t＝0；x¹,x²,…,x^N為種群中的個體；

建立齒輪減速器優化設計模型：

s.t.:g₁:

g₂:

g₃:

g₄:

g₅:x₂x₃-40≤0；

g₆:x₁/x₂-12≤0；

g₇:5-x₁/x₂≤0；

g₈:1.9-x₄+1.5x₆≤0；

g₉:1.9-x₅+1.1x₇≤0；

g10:f_stress≤1300；

g_12,13:2.6≤x₁≤3.6；

g_14,15:0.7≤x₂≤0.8；

g_16,17:17≤x₃≤28；

g_18,19:7.3≤x₄≤8.3；

g_20,21:7.3≤x₅≤8.3；

g_22,23:2.9≤x₆≤3.9；

g_24,25:5.0≤x₁≤5.5；

式中：x₁為齒寬；x₂為齒輪模數；x₃為小齒輪齒數；x₄為第一軸承之間的距離；x₅為第二軸承之間的距離；x₆為第一軸的直徑；x₇為第二軸的直徑；g₁為齒的彎曲應力約束；g₂為齒的接觸應力約束；g₃、g₄為軸的變形約束；g₅、g₆、g₇為基于空間尺寸限制和經驗約束；g₈、g₉為由經驗得到的設計軸的要求；g₁₀、g₁₁為軸的應力約束；g₁₂至g₂₅為7個變量的上下邊界；

P＝{x¹,x²,…,x^N}中：

x¹＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇}

x²＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇}

x³＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇}

.............................................

x^N＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇}

x¹…x^N都代表x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇，但取值不同；

步驟二：進行主循環；

步驟二一：設置一個空的外部文檔A＝φ；

步驟二二：對種群P進行聚類，{LC¹,…,LC^K}＝AHC(P,K)；AHC為凝聚層次聚類算法，K為AHC中定義的最大聚類個數，LC¹,…,LC^K為聚類得到的K個局部類；

步驟二三：構建一個全局類GC；

步驟二四：分別計算局部類LC^k和全局類GC的協方差矩陣Σ^k(k＝1,…,K)和Σ^GC；

步驟二五：新解產生；

步驟二六：環境選擇：更新種群P＝EnvSel(Α∪P)；

步驟二七：令t＝t+1；

步驟二八：如果t＞T算法結束，輸出P；否則轉向步驟二；所述T為最大演化代數；

步驟三：停機，輸出P；

所述步驟二六中EnvSel(A∪P)具體為：

(1)利用快速非支配排序方法對A∪P中的個體進行排序；

{B¹,···,B^L}＝Fast_Nondominated_Sort(A∪P)；

B¹,···,B^L為L個不同的非支配前沿；Fast_Nondominated_Sort為快速非支配排序方法，為一種現有算法；

(2)復制較優的個體到輔助種群P'中

(3)如果l＞1，進行循環；當|P'|＞N時，進行以下步驟：

(3.1)挑選出x^*，其中d(x,P')指的是在P'中支配x的點的個數；

(3.2)將x^*從P'中移除，P'＝P'\{x^*}；

(4)如果l＝1，l的值為大于等于1的正整數，等于1的時候為步驟(4)，進行循環：當|P'|＞N時，進行以下步驟：

(4.1)挑選出x^*，其中為x的超體積貢獻度；

(4.2)將x^*從P'中移除，P'＝P'\{x^*}；

(5)將P'賦給P，P＝P'；

(6)輸出P。