[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生和強化學(xué)習(xí)的離心式葉輪綜合優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010046951.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111241752B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周煜;丁水汀;邢通;劉曉靜;宋越
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/17;G06N20/00;G06F111/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于數(shù)字孿生和強化學(xué)習(xí)的離心式葉輪綜合優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立離心式葉輪CI的數(shù)字幾何模型，對所述離心式葉輪CI進(jìn)行可展直紋化，生成所述離心式葉輪CI的初始葉型曲面的直紋曲面；

步驟二：加工性能評估，生成所述直紋曲面在側(cè)銑加工中的刀位面以及模擬側(cè)銑加工軌跡，分析所述離心式葉輪CI可展直紋化前后加工性能的誤差；

步驟三：氣動性能評估，對比分析所述離心式葉輪CI可展直紋化前后的氣動性能的差異；

步驟四：以所述加工性能和氣動性能作為評價指標(biāo)，結(jié)合強化學(xué)習(xí)制定優(yōu)化方法，對所述離心式葉輪CI的數(shù)字幾何模型的直紋曲面進(jìn)行優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生和強化學(xué)習(xí)的離心式葉輪綜合優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟一是采用NURBS曲線曲面構(gòu)造方法離散離心式葉輪CI的初始葉型曲面引導(dǎo)線的方法進(jìn)行可展直紋化，具體包括以下步驟：

步驟1：提取出所述初始葉型曲面的兩條引導(dǎo)線并對其進(jìn)行參數(shù)化，通過NURBS曲線曲面構(gòu)造方法構(gòu)造出葉型曲面U，V方向的等參數(shù)線，若U，V兩個方向的參數(shù)線均不是直線，則需要進(jìn)行可展直紋化；

步驟2：對兩條所述引導(dǎo)線進(jìn)行等參數(shù)、等次數(shù)、同方向離散，生成一系列等參數(shù)點，建立兩條所述引導(dǎo)線上參數(shù)點的映射關(guān)系，通過建立基于多目標(biāo)優(yōu)化的非剛性配準(zhǔn)模型，采用退火算法求解該模型得到點對的匹配關(guān)系；

步驟3：連接匹配的所述點對，生成直紋母線矢量族，再結(jié)合兩條所述引導(dǎo)線即可生成原始葉型曲面的可展直紋曲面r(u,v)，其中u、v為可展直紋曲面徑向和切向參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)字孿生和強化學(xué)習(xí)的離心式葉輪綜合優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟二中進(jìn)一步采用所述NURBS曲線曲面構(gòu)造方法對刀位數(shù)據(jù){p(u_i),b(u_i)}進(jìn)行插值，其中u_i為強化學(xué)習(xí)i次迭代過程中u的參數(shù)值，所述刀位數(shù)據(jù)由加工仿真軟件基于所述可展直紋曲面r(u,v)的數(shù)據(jù)得到；插值后生成B樣條曲面形式的刀位面，實現(xiàn)可展直紋曲面的初始刀位面擬合和模擬加工軌跡矢量，具體步驟如下：

步驟1：計算沿刀軸矢量b(u_i)方向且距刀位點p(u_i)距離為l_A的刀具頂端點p_u(u_i)：

p_u(u_i)＝p(u_i)+l_Ab(u_i) (1)

步驟2：根據(jù)式(1)，得到所有刀位點處刀具頂端點p_u(u_i)后，利用NURBS插值方法分別對刀位點{p(u_i)}和刀具頂端點{p_u(u_i)}進(jìn)行曲線插值，得到刀位點和刀具頂端點的NURBS的B樣條曲線表示為：

其中，d_j為NURBS的控制頂點，為i次迭代中第j個刀具頂端點參數(shù)值，j，k為NURBS曲面u、v方向參數(shù)取值，且j＝1，……n，k＝1，……n，n為u、v方向選定的控制頂點的個數(shù)，N_j，k為NURBS曲面表達(dá)的基函數(shù)；

當(dāng)進(jìn)行上述刀位數(shù)據(jù)的曲線插值時，刀位點曲線g(u)和刀具頂端點曲線g_u(u)采用統(tǒng)一的節(jié)點矢量，且每一所述刀位點與其對應(yīng)的所述刀具頂端點具有相同的參數(shù)值，以保證刀位點與刀具頂端點對應(yīng)關(guān)系的正確性；因此，任意時刻的刀軸矢量，也是加工軌跡矢量，表示為：

步驟3：進(jìn)一步結(jié)合所述可展直紋曲面r(u，v)，得到刀位面r_a(u，v)的表示方程為：

步驟4：將得到的所述刀位面偏置一個刀具半徑R_c，得到刀具的包絡(luò)面。