基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法技术

本发明专利技术公开了一种基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法，步骤为：（1）实现混沌亨利气体溶解度优化器；（2）实现基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解。本发明专利技术具有如下优点：1、首次提出混沌亨利气体溶解度优化算法：将混沌映射方法融入亨利气体溶解度优化算法中，生成混沌亨利气体溶解度优化器，性能更加优越；2、滚齿加工参数与碳耗同步改进：利用混沌亨利气体溶解度优化器不断优化滚齿加工参数，并利用碳耗模型进行评价，让滚齿加工参数与碳耗同时达到近似最优状态。从而解决滚齿碳耗求解难题。

Solution method of carbon consumption model of gear hobbing based on chaos Henry gas solubility optimizer

【技术实现步骤摘要】
基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法
本专利技术涉及一种基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法，属于齿轮加工

技术介绍
在实际滚齿加工中，工艺人员建立了滚齿加工碳耗模型之后，难以求解该模型，人工求解加工参数耗时较高，容易出错，对生产效率、碳耗优化存在重大影响。国内对滚齿过程中的碳耗求解研究较少，所以将混沌亨利气体溶解度优化器融入到滚齿碳耗求解中，从而得到加工参数并指导加工是新颖的，目前在这方面的研究是欠缺的。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法，能够有效避免人工求解带来的保守问题，达到降低碳耗的目的。本专利技术中主要采用的技术方案为：一种基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法，对已知的滚齿碳耗模型按照以下步骤进行滚齿参数的求解，具体步骤为：步骤1：实现混沌亨利气体溶解度优化器；步骤1.1(初始化)：亨利气体种群HAP表示为{X1,X2,···,Xn}，n为正整数，Xi表示种群中第i个气体，气体中可以包含1个或多个属性，即Xi＝{xi,1,xi,2,···,xi,m}，m是气体属性的个数，为正整数，输入Xi各属性的数值范围，在数值范围内对HAP进行随机初始化，设定气体种类个数num_gt，系数a1＝0.05，a2＝100，a3＝0.01，亨利类型系数Hj(t)＝a1·rand()，t表示迭代计数变量，t初始化为1，0<j<num_gt，j为正整数，气体Xi的压力Pi,j＝a2·rand()，系数Cj＝a3·rand()，rand()是能生成0到1之间随机数的函数，迭代最大次数mIter；步骤1.2(分类)：亨利气体种群HAP分成num_gt个团簇，团簇内气体个数近乎相等，每个团簇使用相同的亨利类型系数Hj；步骤1.3(评价)：使用求解目标数学模型对每个团簇进行评估，并对气体进行排序，得到每个团簇中的最优气体Xj,best以及亨利气体种群HAP中的全局最优气体Xbest；步骤1.4：如果t<mIter，转至步骤1.5；否则，转至步骤1.10；步骤1.5(更新亨利类型系数、溶解度、气体位置)：结合混沌映射，使用公式(3)更新亨利类型系数，使用公式(2)更新气体溶解度，使用公式(1)更新气体的位置；式中，r表示0到1之间的随机实数，α是其他气体的影响，α＝1，β为一常数，β＝1，Fi,j(t)表示第t代第j个团簇中第i个气体的函数值，通过数学模型计算，Fbest(t)表示第t代时最优气体Xbest对应的函数值，exp()表示自然常数e为底的指数函数，Si,j(t)表示溶解度，由公式(2)与(3)计算；式中，Tθ＝298.15，chao(t)表示帐篷型混沌映射函数，使用公式(4)进行计算，chao(t)的初始值chao(1)为0.7；步骤1.6(逃离局部最优)：使用公式(5)排列并选择最差气体数；Nw＝n·(rand(0.1)+0.1)(5)步骤1.7(更新最差气体位置)：使用公式(6)更新最差气体的位置；Gk＝Gmin+r·(Gmax-Gmin)(6)式中，Gk是最差气体的位置，0<k<Nw，k为正整数，Gmin与Gmax为位置的取值范围。步骤1.8(再次评价)：使用求解目标数学模型对每个团簇进行重新评估，并对气体进行排序以更新Xj,best以及Xbest；步骤1.9：t＝t+1，转至，步骤1.4；步骤1.10：输出Xbest。步骤2：实现滚齿碳耗模型求解；获取滚齿碳耗模型，利用混沌亨利气体溶解度优化器进行求解，具体步骤如下：步骤2.1：设置滚齿加工参数范围，在参数范围内生成n个滚齿加工参数，形成滚齿参数种群，与亨利气体种群HAP一一对应；步骤2.2：使用滚齿碳耗模型充当数学模型，以评价滚齿参数的好坏，此外，当不满足约束条件时，需要剔除相应的滚齿加工参数；步骤2.3：运行步骤1，输入num_gt和mIter，得到Xbest，即最优滚齿加工参数，其对应的碳耗值即为最优碳耗。有益效果：本专利技术提供一种基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法，具有如下优点：1、首次提出混沌亨利气体溶解度优化算法：将混沌映射方法融入亨利气体溶解度优化算法中，生成混沌亨利气体溶解度优化器，性能更加优越；2、滚齿加工参数与碳耗同步改进：利用混沌亨利气体溶解度优化器不断优化滚齿加工参数，并利用碳耗模型进行评价，让滚齿加工参数与碳耗同时达到近似最优状态。从而解决滚齿碳耗求解难题。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解过程的示意图；图2为本专利技术具体实施方式中滚齿参数及碳耗目标的十次试验数值分布示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。如图1所示，一种基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法，对已知的滚齿碳耗模型按照以下步骤进行滚齿参数的求解，具体步骤为：步骤1：实现混沌亨利气体溶解度优化器；步骤1.1(初始化)：亨利气体种群HAP表示为{X1,X2,···,Xn}，n为正整数，Xi表示种群中第i个气体，气体中可以包含1个或多个属性，即Xi＝{xi,1,xi,2,···,xi,m}，m是气体属性的个数，为正整数，输入Xi各属性的数值范围，在数值范围内对HAP进行随机初始化，设定气体种类个数num_gt，系数a1＝0.05，a2＝100，a3＝0.01，亨利类型系数Hj(t)＝a1·rand()，t表示迭代计数变量，t初始化为1，0<j<num_gt，j为正整数，气体Xi的压力Pi,j＝a2·rand()，系数Cj＝a3·rand()，rand()是能生成0到1之间随机数的函数，迭代最大次数mIter；步骤1.2(分类)：亨利气体种群HAP分成num_gt个团簇，团簇内气体个数近乎相等，每个团簇使用相同的亨利类型系数Hj；步骤1.3(评价)：使用求解目标数学模型对每个团簇进行评估，并对气体进行排序，得到每个团簇中的最优气体Xj,best以及亨利气体种群HAP中的全局最优气体Xbest；步骤1.4：如果t<mIter，转至步骤1.5；否则，转至步骤1.10；步骤1.5(更新亨利类型系数、溶解度、气体位置)：结合混沌映射，使用公式(3)更新亨利类型系数，使用公式(2)更新气体溶解度，使用公式(1)更新气体的位置；...

【技术保护点】
1.一种基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法，其特征在于，对已知的滚齿碳耗模型按照以下步骤进行滚齿碳耗模型求解，具体步骤为：/n步骤1：实现混沌亨利气体溶解度优化器；/n步骤1.1：初始化/n亨利气体种群HAP表示为{X

【技术特征摘要】
1.一种基于混沌亨利气体溶解度优化器的滚齿碳耗模型求解方法，其特征在于，对已知的滚齿碳耗模型按照以下步骤进行滚齿碳耗模型求解，具体步骤为：
步骤1：实现混沌亨利气体溶解度优化器；
步骤1.1：初始化
亨利气体种群HAP表示为{X1,X2,···,Xn}，n为正整数，Xi表示种群中第i个气体，气体中包含1个或多个属性，即Xi＝{xi,1,xi,2,···,xi,m}，m是气体属性的个数，为正整数，输入Xi各属性的数值范围，在数值范围内对HAP进行随机初始化，设定气体种类个数num_gt，系数a1＝0.05，a2＝100，a3＝0.01，亨利类型系数Hj(t)＝a1·rand()，t表示迭代计数变量，t初始化为1，0<j<num_gt，j为正整数，气体Xi的压力Pi,j＝a2·rand()，系数Cj＝a3·rand()，rand()是能生成0到1之间随机数的函数，迭代最大次数mIter；
步骤1.2：分类
亨利气体种群HAP分成num_gt个团簇，团簇内气体个数近乎相等，每个团簇使用相同的亨利类型系数Hj；
步骤1.3：评价
使用求解目标数学模型对每个团簇进行评估，并对气体进行排序，得到每个团簇中的最优气体Xj,best以及亨利气体种群HAP中的全局最优气体Xbest；
步骤1.4：如果t<mIter，转至步骤1.5；否则，转至步骤1.10；
步骤1.5：更新亨利类型系数、溶解度、气体位置
结合混沌映射，使用公式(3)更新亨利类型系数，使用公式(2)更新气体溶解度，使用公式(1)更新气体的位置；



式中，r表示0到1之间的随机实数，α是其他气体的影响，α＝1，β为一常数，β＝1，Fi,j(t)表示第t代第j...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹卫东，倪建军，姜博严，叶常青，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32