優(yōu)化法在材料成形工藝參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用?

孟艷敏，劉勁松

（1.佛山廣播電視大學(xué)，廣東 佛山 528000；2.沈陽理工大學(xué)，遼寧 沈陽 110159）

0 引言

在不銹鋼薄壁管材推彎成形工藝中，管材內(nèi)部需要填充滾珠防止失穩(wěn)，壓下過程中滾珠對(duì)管壁壓力、反推壓力、摩擦因數(shù)與珠粒直徑之間的參數(shù)關(guān)系難以用顯函數(shù)表達(dá)，優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在影響因素多、耗時(shí)長、效率低，難以獲得全局最優(yōu)結(jié)果等問題。本文采用將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和均勻設(shè)計(jì)法［1］三者結(jié)合的方法求解材料成形工藝中的最佳參數(shù)。以不銹鋼薄壁管材推彎成形為例，首先采用均勻設(shè)計(jì)法建立試驗(yàn)樣本，然后通過有限元模擬獲得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本，經(jīng)過訓(xùn)練學(xué)習(xí)得到穩(wěn)定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，最后利用遺傳算法找出目標(biāo)值最大的優(yōu)化參數(shù)作為管材推彎工藝參數(shù)［2］。

1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和均勻設(shè)計(jì)法

1.1 均勻設(shè)計(jì)法

均勻設(shè)計(jì)法具有布點(diǎn)均勻、代表性好、試驗(yàn)次數(shù)明顯比其他方法少、試驗(yàn)效益高［3］的特點(diǎn)。從均勻設(shè)計(jì)法手冊(cè)［4］推薦的表中選擇適合的表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)于試驗(yàn)范圍較大并且因素水平多的試驗(yàn)，效果較好。

1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

在此采用誤差反向傳播的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（簡稱BP算法），BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練模型如圖1 所示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練流程如圖2 所示。BP算法可以實(shí)現(xiàn)多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，訓(xùn)練過程如下：

（1）初始化設(shè)置，在［－1，1］區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選取權(quán)值和閾值的初始值。

（2）輸入向量xp（p＝1，2，…，m）和期望輸出yq（q＝1，2，…，k）的值。

（3）計(jì)算隱層單元的誤差狀態(tài)：

其中：E為誤差向量；Aj為網(wǎng)絡(luò)誤差；dj是第j個(gè)單元的權(quán)值；……