融合多策略的改进黏菌算法及工程应用

黏菌优化算法(Slime Mould Algorithm, SMA)是根据黏菌个体振荡捕食行为提出的一种新型元启发式算法,因其原理简单被应用于多种复杂的优化问题中,基本的SMA在处理一些较为复杂的问题时仍然存在收敛速度较慢、精度不足、鲁棒性差等劣势。为克服这些缺点,提升原算法性能,提出一种融合Sine混沌映射、t分布以及黄金正弦策略的改进黏菌算法(GTSMA)。首先,引入Sine混沌序列初始化种群,提高算法在初始迭代过程中黏菌种群个体的多样性;其次,在黏菌个体更新位置过程中将自由度参数t与基本SMA融合,增加算法跳出局部最优的概率;最后,通过与黄金正弦算法相结合,挑选更优秀的黏菌个体,输出最优解。利用基准测试函数、CEC2021测试集将GTSMA与其他算法进行对比,实验结果表明GTSMA在测试过程中鲁棒性、寻优精度和收敛性能都优于其他算法。将GTSMA应用于工程优化问题,进一步验证了GTSMA在处理实际优化问题上的优越性。

一种旋转机械综合故障检测和模式识别模型

针对传统故障诊断方法只关注故障检测部分,而对样本是否存在故障的研究较少的问题,提出了一种基于自适应噪声完备经验模态分解(CEEMDAN)-注意熵(AE)和黏菌算法优化极限学习机(SMA-ELM)的旋转机械综合故障诊断模型。首先,针对正常样本和故障样本的复杂性差异,建立了注意熵阈值,计算旋转机械的AE,并将其与阈值进行了比较,若熵值小于该阈值则表明样本存在故障,反之样本是健康的;然后,利用CEEMDAN对故障样本的振动信号进行了分解,提取前6阶分量的AE值;最后,将故障特征输入至SMA-ELM模型中进行了故障识别,利用3种旋转机械故障数据集对该综合故障诊断模型的可靠性进行了研究。研究结果表明:该阈值设置方法可以100%准确地检测样本是否存在故障,后续的故障诊断模型能够准确地检测出样本的故障类型,识别准确率分别达到了99.44%、100%和98%。该综合故障诊断模型能够避免正常样本被误判为故障样本,为旋转机械的故障检测提供了一种可行的思路。

基于自适应黏菌算法优化的无人机三维路径规划

针对无人机在三维路径规划时存在搜素范围和寻优性能不足等问题,以及现有黏菌算法(SMA)寻优精度不足,易陷入局部最优的缺陷,提出了一种基于自适应黏菌算法(GSMA)优化的无人机三维路径规划方法.首先,根据无人机经过的实际环境,建立三维地形、威胁源和无人机自身约束条件;其次,针对搜素范围不足的问题,设计改进的Logistic混沌映射增加种群的多样性并扩大搜索范围,提升了SMA的全局搜索能力;然后,设计一种非线性自适应惯性权重因子,将线性收敛方式改进为非线性收敛,利用权重值更新黏菌位置,提高了收敛速度;最后,在算法后期中设计自适应柯西变异,增大了黏菌的搜索空间,寻优精度也得到了提高.实验结果表明,GSMA相比于灰狼优化(GWO)算法、SMA和海鸥算法(SOA)3种算法,路径更短且更平滑,收敛速度更快,寻优精度更高,同时能耗更低,进一步提升了无人机的路径规划能力.

复合材料成型模具补偿及构件自适应调整方法研究

复合材料构件固化变形后进行模具补偿需要对构件有限元模型进行重新建模,效率低,工作量大且缺乏验证,针对复合材料成型模具型面补偿后需要调整对应的复合材料构件有限元模型的问题,提出了一种复合材料成型模具型面补偿及构件自适应调整的方法,采用虚拟材料模型实现了构件网格与补偿后模具网格相互贴合。使用典型件验证了方法的正确性,并依据T形加筋壁板构件实例讨论了在此方法下的试验结果。结果表明:(1)通过模具型面补偿,能够使T形加筋壁板和复杂筒形壁板构件固化变形量明显降低;(2)使用本文提出的方法进行T形加筋壁板固化试验,可得试验偏差测量值与数值模拟偏差值的最大相对误差为17.20%,满足工程验收标准;(3)使用本文复合材料固化成型模具型面补偿及构件有限元自适应调整方法能够避免模具补偿后构件有限元模型重构操作,提升模具补偿效率,提高结果准确性。

多策略融合的改进黏菌算法

针对标准黏菌算法(SMA)存在的容易陷入局部最优解、收敛速度慢以及求解精度低等问题,提出一种多策略融合的改进黏菌算法(MSISMA)。首先,引入布朗运动和莱维飞行机制以增强算法的搜索能力;其次,根据算法进行的不同阶段分别改进黏菌的位置更新公式,以提高算法的收敛速度和收敛精度;然后,应用区间自适应的反向学习(IAOBL)策略生成反向种群,以提升种群的多样性和质量,从而提高算法的收敛速度;最后,引入收敛停滞监测策略,当算法陷入局部最优时,通过对部分黏菌个体的位置重新初始化使算法跳出局部最优。选取23个测试函数,将MSISMA与平衡黏菌算法(ESMA)、黏菌-自适应引导差分进化混合算法(SMA-AGDE)、SMA、海洋捕食者算法(MPA)和平衡优化器(EO)进行测试和比较,并对算法运行结果进行Wilcoxon秩和检验。相较于对比算法,MSISMA在19个测试函数上获得最佳平均值,在12个测试函数上获得最佳标准差,优化精度平均提升23.39%~55.97%。实验结果表明,MSISMA的收敛速度、求解精度和鲁棒性明显较优。

基于自适应采样的曲面加工误差在机测量方法

基于模具在机测量的自适应采样结果,提出一种新的获取自由曲面加工误差的方法。该方法首先基于自适应采样获取加工曲面上少量测点的坐标数据,利用NURBS曲面重构来拟合加工曲面;然后基于广义牛顿法计算重构的实际曲面和理论曲面的法向距离,获得自由曲面的加工误差,并对实验加工的模具模型曲面的轮廓度误差进行分析。实验结果表明,基于自适应采样的加工曲面重构方法能够在机测量且有效地获得自由曲面加工误差。

型腔充填过程三维自由表面的数值模拟

开发了铸件充型过程三维数值模拟软件 ,采用了一种改进的 VOF方法处理三维自由表面 ,包括自由表面网格中流体方位的确定、自由表面的推进及边界条件施加等 ,并利用一个方形板腔的压铸水模拟实验结果对程序进行了验证 ,表明了程序具有处理复杂自由表面的能力。

铸件/铸型传热系统中铸型的自适应网格剖分

铸件／铸型传热系统的铸型吸热能力的准确计算是十分重要的。采用数值计算方法分析了网格间距及时间步长对铸型吸热能力计算时计算误差的影响。在此基础之上，建立了铸型的自适应网格剖分原则及程序实现方法。计算结果表明，采用自适应网格剖分方法是必要的，它保证了计算精度及提高了计算效率。

零件图直接用于线切割自动编程

由各种二维CAD系统绘制的零件图包含的图形信息可以直接作为CNC机床的加工信息。文章讨论了二维冲压零件图的图形作为图形交互线切割程序自动生成系统的输入并自动生成数控码的方法。通过实例介绍了数据接口与图形处理的技术要点。这种方法适用于冲裁模制造及样板切割。

自适应中值滤波在数字图像处理中的应用

针对一般中值滤波在滤除脉冲噪声中的不足,提出了自适应中值滤波的方法,论述了其基本原理和具体实现方法,实验证明,此方法对脉冲噪声有很好的滤除效果。

自适应步长顺序耦合法及其在瞬态场耦合问题分析中的应用

采用顺序耦合分析方法求解瞬态场耦合问题,在各迭代步累积的非平衡载荷残差会危及数值积分收敛性,选取极小迭代步长能够保证求解的精度及稳定性,但求解效率低。通过提取迭代节点耦合状态变量数值解,构造基于拉格朗日基函数的一阶变步长三点数值微分公式,建立步长自适应调整策略,在求解该类问题时根据耦合状态变量数值曲线波动性动态调整迭代步长。对于包含多个耦合状态变量的复杂瞬态场耦合问题,通过在迭代节点比对各变量独立步长与系统步长取值,建立多状态变量问题数据交互及步长自适应调整机制。构建异构计算机辅助工程系统联合仿真平台,对低压塑壳断路器短路分断中的运动场与电磁场耦合问题进行分析,结果表明该方法能有效求解此类问题,且求解效率较传统固定步长方法有明显提高。

成形充填过程的任意拉格朗日—欧拉有限元与无网格自适应耦合模拟

在任意拉格朗日—欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)方法框架中发展用于成形充填过程数值模拟的有限元与无网格自适应耦合方案。该方案自适应地在网格发生扭曲的区域采用无网格法空间离散以保证求解的精度和稳定性,而在网格质量较好的区域以及本质边界上保留使用有限元法空间离散以提高计算效率和便于施加本质边界条件,从而在充分发掘有限元法和无网格法各自优点的同时避开它们各自的缺点,在一定程度上保证该方法同时具有较快的计算速度和较好的健壮性。采用ALE参考构形描写充填过程中的熔体质量运动及守恒,可在不频繁变动网格的前提下准确跟踪自由面。应用压力稳定型分步算法求解控制方程,可方便采用不满足Ladyzhenskaja-Babuska-Brezzi(LBB)条件的速度、压力的同低阶插值。进行两个典型算例的数值模拟,结果表明该方法相对于单一的有限元法和无网格法的优越性,以及对含自由面变质量体系流动问题数值模拟的有效性。

数字化适形铅模系统中靶区轮廓提取方法

根据开发数字化适形铅模系统的需要,研究了由X光片中提取出靶区轮廓的方法。对于标有靶区轮廓的X光片扫描图像,首先进行窗口变换,然后进行阈值变换使其二值化,接着对图像进行增强处理,最后进行细化,最终提取靶区轮廓坐标数据。

适配体发泡模具设计

介绍了适配体发泡模具的结构及工作过程。对照原有模具 ,详述了新型模具在结构、强度。

塑件质量的BP神经网络智能控制研究

设计了一个多输入多输出的BP神经网络程序,依据正交试验设计训练样本,实现了注射成型产品多质量目标的高精度预测;应用质量控制环和工艺控制环构建的注射成型自适应控制系统可实现对产品质量的自适应调整,提高了实际生产效率,降低了废品率。

适应区域产业发展的高职模具专业的建设与改革——基于南通职业大学模具专业建设改革实践分析

区域模具产业发展必然会带动和影响模具专业的建设,而高职院校模具专业的建设更应主动适应区域产业发展。文章以南通职业大学模具专业建设为例,分析了长三角地区模具产业的发展现状,提出了高职模具专业培养模式改革和创新的构架,并从课程体系改革、校企合作共赢等方面,归纳总结了相关的改革路径与实践成果。

NC EDM在模具制造中的应用

本文简要地叙述了数控电火花成型机和数控电火花线切割机的关键技术及其发展趋势，并以典型的加工实例说明在精密复杂模具加工中的应用前景。

基于DSP的直接转矩控制MRAS速度辨识的实现

直接转矩控制是1种高性能的交流传动控制策略。本文在直接转矩控制理论基础上,采用基于无功功率的模型参考自适应速度辨识方案。该方案能较好的解决积分环节和定子电阻对速度辨识的影响。在以DSP芯片为核心的实验开发装置上的初步实验表明,这种方法具有较好的速度辨识精度和对实际转速的跟踪能力。

汽车模具复杂棱脊和沟槽的数字化及激光加工轨迹规划

针对大型汽车冲压模具复杂棱脊和沟槽的数字化问题提出了三维自适应测量算法。为适应于激光表面强化加工的特殊要求,在后续测量数据处理过程中建立了复杂棱脊和沟槽的简化数学模型,提出了六维激光加工轨迹规划算法,并进行了测量和加工试验验证。上述算法都已应用到集成化柔性激光加工系统中。

分线盒注射模设计

分析了降低塑件成本的方法,针对批量不大的不同规格结构形式的分线盒,设计成一模多用的模具,只需更换模具中的几个关键零件就可以生产多规格形式的塑件,减少模具数量,成本费大幅度减少,大大提高企业的经济效益。