基于非參數(shù)回歸的銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化問題建模及求解方法研究.pdf

1、高速切削技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，給先進制造技術(shù)帶來了新的活力。然而，有關(guān)統(tǒng)計表明，大部分?jǐn)?shù)控裝備并沒有充分發(fā)揮其性能，主要是由于加工過程固有的復(fù)雜性，以及加工過程中各物理量之間相互耦合，導(dǎo)致難以對其進行正確的建模與合理的分析，進而難以優(yōu)化其加工工藝參數(shù)。本文以銑削加工過程為研究對象，深入研究了銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化問題，探索了準(zhǔn)確高效的建模與優(yōu)化方法，為銑削數(shù)控裝備性能的充分發(fā)揮奠定了理論基礎(chǔ)。
　　針對表面粗糙度稀疏數(shù)據(jù)的特點，

2、提出了基于PPOLLE的表面粗糙度建模方法。該方法將整個樣本空間劃分為高密度空間和普通空間，并在高密度空間中產(chǎn)生高質(zhì)量的虛擬樣本點，有效地控制了虛擬樣本點的數(shù)量，提高了該方法對稀疏數(shù)據(jù)樣本點的建模精度。實驗結(jié)果顯示，該方法能有效地對表面粗糙度進行高精度地建模。
　　針對主軸瞬時電流特點，提出了基于改進VC M的主軸瞬時電流建模方法。在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段，結(jié)合主軸電流與加工工藝參數(shù)之間的經(jīng)驗公式，建立了主軸瞬時電流預(yù)測模型。該模型分析了

3、主軸瞬時電流自身的周期性特點及其與加工工藝參數(shù)之間的關(guān)系，并將電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為VC M方法能處理的形式。在此基礎(chǔ)上，提出了基于改進VC M的主軸瞬時電流建模方法，實驗結(jié)果驗證了主軸瞬時電流預(yù)測模型的正確性與改進VC M方法的有效性。
　　針對銑削加工工藝參數(shù)的優(yōu)化方法，提出了一種新的元啟發(fā)式方法——自由模式搜索算法，并基于該方法，考慮約束處理機制，提出了基于自由模式搜索的銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法。該算法基于模式搜索和自由搜索，能較好

4、地平衡局部搜索能力和全局搜索能力，具有較好的優(yōu)化性能。通過結(jié)合約束處理機制，提出了帶約束FPS優(yōu)化算法，并應(yīng)用于銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化問題中，通過與其他算法的比較，驗證了該算法的優(yōu)越性。
　　在以上研究成果的基礎(chǔ)上，針對銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化問題，提出了基于混合非參數(shù)回歸-FPS的銑削加工工藝參數(shù)混合優(yōu)化方法。通過改進傳統(tǒng)的銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化模型，并分別采用 PPOLLE和VCM方法重構(gòu)模型中的表面粗糙度和能耗約束條件，提出了更加貼

5、近實際的混合建模-優(yōu)化方法——基于非參數(shù)回歸-FPS的銑削加工工藝參數(shù)混合優(yōu)化方法，并通過實驗驗證了該混合建模-優(yōu)化方法的有效性。
　　然后，設(shè)計開發(fā)了面向銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化的非線性問題建模優(yōu)化軟件系統(tǒng)（NMOS）。該系統(tǒng)集成了一套完整的建模方法和優(yōu)化方法，能對銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化問題進行集成地建模與優(yōu)化求解。通過實例介紹了該原型系統(tǒng)的實現(xiàn)與運行步驟，表明了該原型系統(tǒng)的可用性和有效性。
　　最后，對全文進行了總結(jié)，并對未來