[發明專利]基于混合克隆免疫智能算法的機構運動鏈同構識別方法

在審

• 申請號: 202011546980.7
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112580168A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 胡永樂;楊平;張明軍
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于混合克隆免疫智能算法的機構運動鏈同構識別方法，包括如下步驟：1)構建初始種群POP1；2)計算親和度，并判斷；3)克隆選擇，獲得激勵度較高的抗體；4)克隆，構建中間種群POP2；5)變異，形成中間種群POP3；6)克隆抑制，形成中間種群POP4；7)刷新種群，形成中間種群POP5；8)運用保留更新算子對種群POP5進行處理，形成新的中間種群POP5；9)運用模擬退火算法，經局域搜索后生成新的下一代種群POPnew，并將總循環次數加1，如果循環次數達到10000，自動跳出循環，停止運算，判定兩圖不同構，否則轉步驟2)。本發明可靠性高，并且大量減少了冗余計算，提高了搜索效率，進而提高了機構創新設計、機構同構識別效率。

技術領域

本發明涉及機構運動鏈同構識別，特指一種用于機構運動鏈同構識別的設計方法。

背景技術

由于運動鏈同構識別應用的廣泛性和在機構創新設計及智能CAD中的重要地位，近半個世紀以來，很多專家和學者對這一問題進行了大量的研究，提出了很多方法。大致可分為如下幾大類：(1)基于鄰接矩陣特征多項式的同構判定方法，(2)基于編碼的同構判定方法，(3)基于哈明串的同構判定，(4)基于特征值和特征向量的同構判定方法，(5)基于智能優化算法的判定方法。但是，上述方法在應用中出現了許多反例，即在機構運動鏈同構識別中出現誤識、漏識的概率較大，其可靠性較差，并且隨著運動鏈構件的增多，識別的時間耗費嚴重，效率很低。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于混合克隆免疫算法的機構運動鏈同構識別方法，要解決現有機構創新設計、機構同構識別效率低的問題；為進一步促使機構創新設計向高效及低成本的方向發展而提供一種智能設計方法。

本發明的特征在于基于免疫系統原理對機構運動鏈結構參數進行免疫標定，具體操作如下：

取A、B為待判定的兩運動鏈的拓撲圖G1、G2對應的鄰接矩陣，則目標函數取

式中，d為抗體個體長度，即鄰接矩陣的階數，E_π＝P₁P₂······P_n，其中P_i為初等矩陣，

A——為機構圖G1的鄰接矩陣，

B——為機構圖G2的鄰接矩陣，

C——鄰接矩陣A經過變換矩陣E_π進行行和列的變換后得到的矩陣，

由同構準則和式①可知，當f(x)為0時，達到最優值，G1、G2同構。

親和度評價算子設為

F(x)＝1/f(x) ②

可推算出F(x)的取值在(0，1]之間，可見f(x)越小，F(x)就越大；當f(x)＝0時，設置F(x)＝100。

由式①和免疫優化算法原理可知，抗原為G2的鄰接矩陣B，抗體為C₁,C₂,L C_N，其中C_i為由A經過變換矩陣E_π進行行和列的變換后得到的矩陣，N為種群規模。

本發明的特征在于運用了保留更新算子，此算子用偽代碼描述其具體操作如下所示：

事實上，保留更新算子具備了記憶功能，將優秀的抗體種子記憶下來，并開發解空間新的區域，這樣既保持了種群優越性，又增加了種群的多樣性。

本發明的有益效果在于：本發明基于免疫系統原理對機構運動鏈結構參數進行免疫標定，運用保留更新算子，計算結果可靠性高，并且大大減少了冗余計算，提高了搜索效率，進而大大提高機構創新設計、機構同構識別效率。