一种机械旋转部件的多目标优化方法技术

一种机械旋转部件的多目标优化方法，首先根据机械旋转部件的工作特性建立计算模型，确定优化目标；随机初始化蚂蚁种群和蚁狮种群的位置及数量，记录每个个体位置，保存为位置矩阵步骤；通过模拟“蚂蚁围绕精英蚁狮与普通蚁狮的随机游走”、“蚂蚁掉入陷阱”过程，更新蚂蚁个体位置；计算更新后蚂蚁的目标函数值，并与精英蚁狮进行对比，选择函数值较好的个体为本轮迭代的最优解，并存入外部存档作为帕累托最优前沿的备选元素；判断当前迭代次数是否达到最大迭代次数；本发明专利技术提出的方法可以有效解决机械旋转部件在多目标优化时的目标冲突现象，同时也能够为其他工程问题的多目标优化设计提供解决方案。提供解决方案。提供解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种机械旋转部件的多目标优化方法


[0001]本专利技术属于机械部件的多目标优化设计
，特别涉及一种机械旋转部件的多目标优化方法。

技术介绍

[0002]机械旋转部件是机械设备的关键部件，其性能状态对机械设备的可靠性与安全性有着直接影响。因此，研究机械旋转部件的多目标优化问题，在提高设备使用效能，降低设备使用风险，减少非必要的维护成本，提供人身安全保障与提升经济效益等方面，具有十分重要的意义。
[0003]通常情况下，机械旋转部件优化问题包含多个优化目标，并且这些目标往往是相互矛盾的，需要一组解集来代表所有目标的最优设计变量，获取解集依赖两类方法：(1)利用元建模技术获取解集：其主要原理是在设计空间内的一些采样点上创建真实模型的近似函数，用于拟合元模型，使用不同的策略确定采样点，保证填充整个设计空间。此方法包括响应面法、径向基函数网络法、支持向量回归法等。以元建模技术为优化方法的工程问题，通常依据技术基准来选择不同的优化方法。然而，元建模技术基准有诸多影响因素：非线性、变量规模、采样技术、每种方法的内部设置参数以及优化问题中的目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械旋转部件的多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分析机械旋转部件实际工况，分析优化目标，确定优化所需的设计变量，给定机械旋转部件优化所需设计变量的上、下边界，以及设计变量的线性约束条件与非线性约束条件；步骤2，建立机械旋转部件特性计算模型，该模型最后输出目标函数为机械旋转部件要进行多目标优化的目标函数；步骤3，在给定的设计变量上、下边界的变化范围内，随机初始化一代蚂蚁种群与蚁狮种群，通过模拟“蚂蚁围绕精英蚁狮与普通蚁狮的随机游走”、“蚂蚁掉入陷阱”过程，更新蚂蚁个体位置；步骤4，计算更新后蚂蚁的目标函数值，并与精英蚁狮进行对比，选择函数值较好的个体为本轮迭代的最优解，并存入外部存档作为帕累托最优前沿的备选元素；步骤5，判断当前迭代次数是否达到最大迭代次数，若达到，则输出多目标优化结果，否则，继续迭代优化步骤。2.根据权利要求1所的一种机械旋转部件的多目标优化方法，其特征在于，步骤1所述的分析优化目标，确定优化所需的设计变量，具体是：分析机械旋转部件在当前工作状态下，对优化目标有较大影响的结构参数或工况参数作为设计变量，设计变量应尽可能相互独立、个数少，且最大程度上能够简化优化设计过程。3.根据权利要求1所的一种机械旋转部件的多目标优化方法，其特征在于，步骤1所述的给定机械旋转部件优化所需设计变量的上、下边界，以及设计变量的线性约束条件与非线性约束条件，具体步骤如下：根据机械旋转部件其内部零部件自身与内部零部件之间的尺寸要求、公差要求、配合要求，整体的安装要求，以及当前工况下所需的工作要求，确定设计变量约束的上、下边界及其约束条件。4.根据权利要求1所的一种机械旋转部件的多目标优化方法，其特征在于，步骤2所述的建立机械旋转部件特性计算模型，具体步骤如下：建立能够充分模拟机械旋转部件当前工作状态的拟静力学、拟动力学或动力学仿真模型，进行受力分析或者运动状态分析，该模型最后输出分析优化目标的目标函数，输出相应计算模型。5.根据权利要求1所的一种机械旋转部件的多目标优化方法，其特征在于，所述的步骤3具体步骤如下：步骤3.1，初始化算法的维度Dim、迭代次数T，随机初始化N个蚂蚁的初始解：X
n，d
＝L+rand(U
‑
L)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，X
n，d
为蚂蚁的位置，n＝1，2，...，N；d＝1，2，...，Dim；U，L分别为搜索空间的上、下边界；记录每个蚂蚁个体位置并保存为位置矩阵M
a
，根据目标函数计算蚂蚁个体的适应度值并排序，由于算法是将蚂蚁和蚁狮的初始位置保存在同一矩阵M
a
中，因此蚂蚁的初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪军，周博，闫柯，茹杨，王强，朱永生，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：