[發明專利]一種結合速度擾動機制混沌蝗蟲算法的減速器自重設計方法

有效

• 申請號: 201910098576.9
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109754057B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 董晨;葉尹;郭文忠;賀國榮;熊子奇
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種結合速度擾動機制混沌蝗蟲算法的減速器自重設計方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：采用混沌策略和速度擾動機制對傳統蝗蟲算法進行改進；

步驟S2：采用步驟S1改進的蝗蟲算法解決減速器自重設計方法；

步驟S1中，采用混沌策略對傳統蝗蟲算法進行改進具體為：采用Logistic映射混沌初始化種群：

C_n＝μC_n-1(1-C_n-1)

式中，C_n的初始值為0-1的隨機數，當參數μ＝4時，能得到一組處于完全混沌的序列；

采用速度擾動機制對傳統蝗蟲算法進行改進具體為：在傳統蝗蟲算法中引入一組速度向量和速度更新公式，其中將個體的速度定義為一個d維向量：V_i^d＝(V_i1,V_i2,...V_id)；對速度V_i^d進行隨機初始化，第i個個體的速度和位置更新公式為：

式中，w為慣性權重；R為滿足0-1之間高斯分布的數值；范圍在-0.5到0.5之間；

步驟S2具體包括以下步驟：

步驟S21：將減速器的自重設計問題設為由四個線性約束和七個非線性約束組成；減速器設計問題的數學模型如下：

定義變量為：

目標函數為：

約束條件為：

定義域為：

式中，x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇分別表示減速器中的輸出軸中大齒輪的寬度、中間軸的小齒輪寬度、輸入軸中的軸承與小齒輪的距離、輸入軸的軸間距、輸出軸中大齒輪與軸承的距離、輸入軸的直徑、以及輸出軸的直徑；

步驟S22：將改進的蝗蟲算法應用于上述數學模型的求解中，目的為最小化目標函數，得到最小自重的減速器；

步驟S22具體包括以下步驟：

步驟S221：初始化所有參數，包括種群大小N與迭代次數t；

步驟S222：采用Logistic映射混沌初始化種群；

步驟S223：設置T為最優解；

步驟S224：判斷當前迭代次數是否小于最大迭代次數，若是，進入步驟S225，否則進入步驟S228；

步驟S225：檢查解的上界和下界，并更新傳統蝗蟲個體位置更新公式中的自適應系數c；

步驟S226：根據目標函數計算得到適應度值，并判斷當前個體i是否小于種群大小N，若是，則進入步驟S227，否則，進入步驟S228；

步驟S227：采用速度擾動機制來定義速度向量，并進行速度更新；同時進行位置更新；

步驟S228：將最優位置代入目標函數算出的解，即最優解輸出最優解T。

2.根據權利要求1 所述的一種結合速度擾動機制混沌蝗蟲算法的減速器自重設計方法，其特征在于：慣性權重w的取值為0.9。

3.根據權利要求1 所述的一種結合速度擾動機制混沌蝗蟲算法的減速器自重設計方法，其特征在于：蝗蟲個體的速度V_i^d的范圍在-0.5到0.5之間。