[發明專利]一種用于高溫合金切削加工生產的優化調度方法

有效

• 申請號: 202010634631.4
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111752247B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 胡蓉;王頌博;錢斌
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 馬海紅

1.一種用于高溫合金切削加工生產的優化調度方法，其特征在于：包括如下步驟：

先確定高溫合金切削加工生產過程的模型和優化目標函數，即最小化最大完工時間；然后通過改進的多節優化方法對目標函數進行迭代優化，找到近似最小完工時間及對應的工件排序，

改進的多節優化方法包括如下步驟：首先用多節優化算法從初始化種群開始，對種群的每一組工件排序所對應的一組連續變量進行迭代更新產生下一代工件排序對應的連續變量，再通過LOV規則把連續的變量轉化為離散的變量，即高溫合金下一代的工件排序，最后通過新老代評價值，也就是完工時間的比較產生全局搜索的較優解，并對其進行局部搜索產生的新老代的評價值比較找出近似最優解，解的形式均為工件排序；

高溫合金切削加工生產過程的模型的建立和和優化目標的求解過程如下：

其中，U是二維數組，即隨機產生的種群，m表示高溫合金工件的排序，即工件的編號，n表示工件排序種類；表示是第n組排序的對應的第m個連續變量，大于0小于4，表示把轉化為離散的變量，即工件的第n組工件排序，其中表示第i組離散的變量從大到小的排列所對應的1到k的排序，其排列順序和第i組的順序相同，其中k代表工件數，表示第j個加工工件在第q個機器上的完工時間，其中C_j表示第j個加工工件對應的序號，分別表示當前工件在上一臺機器完工時間和上一個工件在當前機器的完工時間，表示當前工件在當前機器上的加工時間，r_i^j表示多節優化以后所產生下一代的第i組第j個連續變量，其中，x_j表示歷史最優一組排序的第j個連續變量；ub_j,lb_j分別表示x的上下限；TDR表示搜索范圍的因子，取值為大于0小于1，其中p表示搜索精度；WEP表示搜索發生的概率因子，取值為大于0小于1，其中min,max表示搜索發生概率的決定因子，取值為0到1之間，r₂,r₃,r₄分別表示0到1之間的隨機數，l,L分別表示當前迭代次數和最大迭代次數，p表示搜索精度，P_k表示當前第k組排序的評價值其倒數所占的所有評價值倒數之和對應的當前位置的比值，表示第k組排序的評價值的倒數，f表示所有排序的評價值之和，π^*表示最小化最大完工時間的工件排序；

所述的改進的多節優化方法的具體步驟如下：

Step1、編碼方式：利用LOV規則將連續的變量轉化為離散的變量實現對高溫合金工件加工順序的排序編碼，其原理是利用最大值排序規則將實數編碼與整數編碼建立映射關系；

Step2、種群初始化：隨機生成初始化種群，產生種群的規模為n組工件排序，同時選擇當代最優的工件排序best_pop為歷史最優解，此外，將初始化生成的種群個體按照評價值從大到小進行排序產生新的種群SU；

Step3、多節優化算法階段：多節優化算法階段分為兩種更新優化方式產生下一代工件排序new-pop：第一種，對應下一代的每組工件對應的第j個連續變量都用輪盤賭在SU中隨機選擇一組工件排序所對應的第j個連續變量進行替換；然后隨即進入第二種優化方式：利用權利要求書1中公式(4)進行當前一組工件排序對應的當前第j個連續變量的替換，即產生r_i^j，兩種優化方式同時進行，直至當代全部優化完，產生new-pop；

Step4、更新種群階段：step3種群更新優化完以后將new-pop和上一代工件排序old-pop的評價值放在一起比較，選擇其中評價值最低的n組工件排序，并替換old-pop；

Step5、局部搜索階段：從step4中跟新后產生的上一代中挑選出最優的工件排序，通過Insert和Interchange擾動操作改變其工件排序，產生下一代的工件排序，計算出其評價值，并與old-pop中的每組工件排序的評價值進行大小比較；

Step6、更新種群階段：上下代比較過程是每代比較old-pop的一組工件排序，就將評價值小的工件排序替換與之比較的上一代的工件排序，然后將新產生的old-pop工件排序按評價值從小到大的順序排列，評價值最小的工件排序就為歷史最優的工件排序；

Step7、終止條件：最大迭代次數L是終止條件，當l≤L才持續迭代，當l＞L時滿足條件，結束迭代。

2.根據權利要求1所述的一種用于高溫合金切削加工生產的優化調度方法，其特征在于：種群規模為50，min＝0.2,max＝1，p＝6。