[發明專利]一種鎂鋰合金表面處理工藝參數優化方法

在審

• 申請號: 202010822592.0
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN112036078A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 邊培瑩;趙文忠;章文捷;穆耀釗;周雯;葉芳霞
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F119/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

1.一種鎂鋰合金表面處理工藝參數優化方法，其特征在于，包括以下步驟；

步驟一、初始化BP算法模型：

BP網絡模型針對鎂鋰合金表面處理工藝參數進行了改進設計，BP網絡模型包括輸入層、第一隱含層、第二隱含層、第三隱含層及輸出層五層；輸入層為本工藝的四個輸入工藝參數對應的四個節點、輸出層為工藝輸出特性參數對應的四個節點，中間隱含層上均設置有多個節點，采用多層細分BP算法網絡結構以提高網絡映射計算的精度；

步驟二、對BP網絡模型進行輸入輸出映射訓練：

由前期的鎂鋰合金工藝實驗數據作為訓練樣本，將訓練樣本輸入至BP網絡模型的輸入層，由BP算法五層網絡結構分別對該表面處理工藝參數的輸入、輸出之間進行映射關系的權值、閾值計算；

步驟三、初始化模擬退火算法：

模擬退火算法針對鎂鋰合金表面處理工藝參數進行了改進設計，引入一個隨機撓動量來初始化一個1000度左右的較高溫度T，設置每一輪溫度增量下的迭代次數L，并且在一輪退火未獲得最優解時，可以返回重新初始化起始溫度再次退火迭代，初始化時包括對優化的四個表面處理的工藝參數：頻率、占空比、電流密度、時間分別設定邊界范圍；

步驟四、模擬退火算法迭代開始：

在當前溫度下由隨機函數撓動產生一定批量(50組以上)的新解，并按照退火算法對各新解進行編碼，新解對應的工藝參數編碼采用25位二進制編碼，00000 00000 000000000000000-11111 11111 111111 111111111；

步驟五、調用BP算法進行目標函數求解：

對當前溫度的新解分別調用訓練好的BP算法進行輸入工藝參數對應的輸出工藝參數求解，即對四個工藝參數的編碼分別帶入BP算法進行計算對應的四個工藝作用結果值：膜厚、耐蝕性、硬度、耐磨系數；

步驟六，解碼得到BP算法計算結果的實際工藝參數輸出值；用工藝作用結果較優的值對應的實際工藝參數值替換當前次迭代的局部最優解集；

步驟七，根據計算增量判斷是否退火完成，由于是退火算法，計算增量為溫度的下降量，即負增量；如果退火未完成，按照新的退火溫度返回步驟四，重新生成當前溫度下的一批新解，繼續迭代，如果退火溫度達到完成溫度，進入步驟八；

步驟八，接受新解，對當前一次退火溫度的局部最優解與當前累積至的全局最優解進行對比，如果當前一次退火溫度使輸出局部最優解優于全局最優解，則替換原有全局最優解，否則舍棄此次退火溫度的工藝參數局部最優解；

步驟九，判斷迭代是否終止：

如果滿足迭代終止條件，則進入步驟十；如果迭代不滿足終止條件，則返回步驟三，重新設置初始化溫度，開啟新的一輪退火過程迭代計算；

步驟十：

輸出全局最優解為最終最優工藝參數組合方案，得到本次鎂鋰合金表面處理的工藝參數優化方案值輸出。

2.根據權利要求1所述的一種鎂鋰合金表面處理工藝參數優化方法，其特征在于，所述的步驟一中BP算法網絡包括輸入層、第一隱含層、第二隱含層、第三隱含層、輸出層，各層節點數分別為4-15-15-4-4。

3.根據權利要求1所述的一種鎂鋰合金表面處理工藝參數優化方法，其特征在于，所述的步驟二中訓練樣本來自于180組以上輸入工藝參數對應的輸出特性參數的實驗數據結果；訓練樣本的輸入參數包括頻率、占空比、電流密度、時間四個，輸出特性參數包括膜厚、耐蝕性、硬度、耐磨系數四個。

4.根據權利要求1所述的一種鎂鋰合金表面處理工藝參數優化方法，其特征在于，所述的步驟四中工藝參數編碼對應的表面處理工藝參數關系具體為：1-9位對頻率進行編碼，工作頻率范圍為0-500Hz，10-15位對占空比進行編碼，16-20位對電流密度進行編碼，21-25位對工作時間進行編碼，可達0-32min。

5.根據權利要求1所述的一種鎂鋰合金表面處理工藝參數優化方法，其特征在于，所述的步驟七中如初始溫度為1000度，增量為-50度，則每次迭代進行-50度遞減，直到達到退火完成溫度為止。

6.根據權利要求1所述的一種鎂鋰合金表面處理工藝參數優化方法，其特征在于，所述的隱含層采用多層細分結構以提高算法學習訓練的精度，第一隱含層采用15個節點、第二隱含層采用15個節點，第三隱含層采用4個節點。