基于改进引力搜索算法的铣削加工参数低碳建模及优化

发布时间：2023-05-07 01:37

　　针对数控机床铣削加工特点,考虑刀具寿命、加工表面质量、切削速率和铣床工艺性能等条件,以铣削加工过程中的单位体积碳排放、单位体积生产成本和加工时间为目标,以切削速率、每齿进给量和切削宽度三参数为优化变量,建立了铣削加工参数多目标优化模型,并提出了一种改进的非支配排序引力搜索算法对该多目标模型进行求解。在所提出算法中采用精英保留策略和位置更新回退操作,引导群体质点向真实Pareto最优解集区域靠近。在遗传算法的交叉操作启发下,提出精英-精英交叉策略和精英-非精英交叉策略,增加了群体多样性。最后与原始非支配排序引力搜索算法和教学优化算法进行对比,验证了所提改进算法的优越性和可行性。采用灰色关联度法在获得的Pareto最优解集中选择满意解,为面向绿色制造的切削参数优化提供了一种新的思路。

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【文章目录】：
0 引言
1 构建铣削加工参数多目标优化模型
    1.1 选择优化变量
    1.2 优化目标
        1.2.1 工艺时间目标函数
            (1)加工准备时间
            (2)切削作业时间
            (3)实际换刀时间
        1.2.2 单位体积碳排放目标函数
            (1)切削液使用引起的碳排放[13]
            (2)刀具磨损引起的碳排放
            (3)电能消耗引起的碳排放
        1.2.3 单位体积生产成本目标函数
            (1)电能成本
            (2)刀具损耗成本
            (3)切削液成本
            (4)人工成本
            (5)机床折旧成本
    1.3 约束条件的确定
2 多目标非支配排序引力搜索算法
    2.1 原始算法的基本思想
    2.2 原始算法的模型
        2.2.1 质点质量计算
        2.2.2 质点引力计算
        2.2.3 质点加速度计算
        2.2.4 质点速度和位置更新
    2.3 改进的非支配排序引力搜索算法
        2.3.1 非支配排序方法与拥挤距离
        2.3.2 外部归档集合的更新
        2.3.3 更新移动质点集合
        2.3.4 移动质点的惯性质量和加速度
        2.3.5 移动质点的进化与变异
        2.3.6 改进算法的实现流程
3 铣削加工多目标参数优化实例验证
    3.1 铣削参数设置
    3.2 改进算法参数设置
    3.3 优化结果分析
        (1)平均Pareto距离Vpd。
        (2)非支配解数量Vnp。
        (3)非支配解比例Vrd。
    3.4 多目标决策分析
4 结论



本文编号：3809992