[發明專利]一種基于蟻群算法的螺旋輸送機優化設計方法

在審

• 申請號: 202011237568.7
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112380645A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 梅瀟;薛玉坤;王康
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于蟻群算法的螺旋輸送機優化設計方法，其特征在于，步驟如下：

1)建立螺旋輸送機結構優化數學模型，該蟻群算法以螺旋輸送機結構的材料質量最輕為目標優化，以螺旋輸送機空心軸外徑、內徑、螺旋葉片直徑以及螺距為設計變量，并估計所述各設計變量的取值范圍，以剛度、功率、轉速、扭轉強度、輸送效率、變量的邊界限制、空心軸壁厚要求、葉片長度要求為約束條件，初定螺旋輸送機初始參數，包括螺旋長度、葉片厚度；

2)將用于確定螺旋輸送機設計方案的對應參數組負載于蟻群上，使蟻群的位置和信息素濃度由該參數組來表示，蟻群的位置與信息素濃度對應的不同參數組可以確定不同的設計方案，每個位置和信息素濃度對應一種螺旋輸送機設計方案；

3)運用蟻群算法，通過對蟻群位置和信息素濃度的更新來達到在全局中搜尋最優解的目的；

4)搜尋結束后得出全局最優解，將該最優解對應參數轉化為螺旋輸送機的對應設計參數，進而確定螺旋輸送機的設計方案。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第3)步采用蟻群算法來搜尋蟻群的全局最優解，具體優化公式為：

X＝[x₁,x₂,x₃,x₄]^T＝[D_p,s,D,d]^T

s.t.

l_i≤x_i≤u_i,i＝1,2...4

g_j(x)≤a_j,j＝1，2...7

其中，V為螺旋輸送機結構的總質量；D為空心軸的外徑；d為空心軸的內徑；D_p為螺旋葉片的直徑；S為螺距；L為長度；t為葉片厚度；；u_i和l_i分別是第i個設計變量的上限、下限，g_i為約束函數；a_j為約束的上限；i，j為計數變量。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第3)步采用蟻群蟻群算法來搜尋蟻群的全局最優解，涉及啟發式函數和信息素更新兩個概念，涉及如下概念：

1)啟發式函數：

表示在t時刻i節點至j節點的期望值，反映了環境中的信息素濃度對路徑選擇概率的影響，是螞蟻群體協作緊密程度的一個表征；

2)信息素更新

τ_ij(t+n)＝(1-ρ)·τ_ij(t)+Δτ_ij(t)

其中ρ為揮發系數，表征環境中信息素衰減的速度，可認為選取(0，1)中的任何值；Δτ_ij(t)為i-j路徑信息素增量，為螞蟻k在i-j路徑上的信息素增量。