遺傳算法在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用

仇薪凱

摘要：遺傳算法（Genetic Algorithm）是一種新型的計算模型，該算法從代表問題可能潛在的解集的一個種群入手，經(jīng)過遺傳算子交叉與變異，產(chǎn)生新的解集的方法。本文通過針對遺傳算法的運(yùn)用，針對數(shù)字控制中存在規(guī)劃路徑單一以及程序時間不能優(yōu)化的問題，運(yùn)用遺傳算法對復(fù)雜零件的最優(yōu)化問題起到了良好的解決最用。

關(guān)鍵詞：遺傳算法 數(shù)控技術(shù) 優(yōu)化路徑

中圖分類號： TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

1前言

數(shù)控技術(shù)中有一個重要環(huán)節(jié)就是使運(yùn)動路徑的時間最短，運(yùn)用遺傳算法可以計算最佳的刀具切入角度以及路徑方向來達(dá)到最短的運(yùn)動時間。本文提出了一種基于數(shù)控技術(shù)的遺傳算法，通過實驗數(shù)據(jù)表明，利用這種方法可以實現(xiàn)規(guī)劃的路徑時間的預(yù)算。本算法主要由兩個主要部分組成：（1）在保證零件技術(shù)精度的基礎(chǔ)上優(yōu)化路徑的方向。（2）在已經(jīng)確定好機(jī)床技術(shù)參數(shù)以及余量等數(shù)值的基礎(chǔ)上優(yōu)化軌跡路線。

2算法分析

在一般的數(shù)控編程軟件中，因為零件可以作為初始角度的范圍可以有360°的選擇，所以不同的軟件可以生成360種方案。運(yùn)用遺傳算法后可以改善可見性程序的選擇方向，在保證順利完成零件工藝圖紙的前提下，利用初始變量角度的變化，來實現(xiàn)一個新的技術(shù)路徑的規(guī)劃。

通過曲線圖可以看出，在軟件預(yù)算中會遇到三角體積間隙的問題，為了使間隙最小化必須要找到一個合適的技術(shù)角度，通過這個角度值來達(dá)到最小的程序運(yùn)算時間。現(xiàn)在利用遺傳算法，可以計算每個粗加工路徑規(guī)劃中的刀具的直徑以及360°角范圍內(nèi)的路線的時間[2]。

其次，在遺傳算法中還需要對變量進(jìn)行賦值。以前的數(shù)控技術(shù)程序在完成路徑規(guī)劃后，會生成一組技術(shù)程序，這個程序只是針對當(dāng)前的技術(shù)的一個優(yōu)化的路徑，對于復(fù)雜的程序中遇到的多角度的選擇上，不會出現(xiàn)多組角度的變化來給操作者進(jìn)行選擇，這種單一的路線對于程序時間的把握并不能達(dá)到最佳的規(guī)劃。現(xiàn)在利用遺傳算法技術(shù)，我們在設(shè)定變量中可以把初始角度作為規(guī)劃變量輸進(jìn)去，這樣后期利用算法的公式可以產(chǎn)生許多組不用的路徑，每一個路徑的運(yùn)算結(jié)果可能都不盡相同。根據(jù)算法公式的結(jié)果可以看到，作為變量的初始角度X1可以有360個可以選擇的方向，那么在遺傳算法中，變量X1的取值以0到 360做為一個區(qū)間。

第二個輸入到算法中的量X2是粗切削刀具的直徑。本遺傳算法沒有把精加工這個尺寸規(guī)劃到變量中，雖然精切削的數(shù)值一樣會影響算法最后的數(shù)組。如果把精切削尺寸的數(shù)組算進(jìn)去，最后得到的結(jié)果會是一組復(fù)雜的結(jié)果，為了簡化算法，我們將刀具精切削的尺寸以及相關(guān)的技術(shù)參數(shù)作為一個恒定的數(shù)字來進(jìn)行賦值。

表1是對遺傳算法結(jié)果進(jìn)行檢測時所設(shè)定的不一樣的規(guī)劃變量X2粗切削時刀具直徑的尺寸。在這表中我們看到了精切削的刀具尺寸同樣會以一個固定值得形式出現(xiàn)。

目標(biāo)函數(shù)方程（2.13）中X1，X2相對應(yīng)的在上述方程中描述的技術(shù)角度X1和粗切削刀具直徑X2。確立函數(shù)之前，要結(jié)合表2.1中各個參數(shù)的數(shù)值來進(jìn)行設(shè)定，對于運(yùn)算速度與刀具切削量，下標(biāo)F和X2分別代表粗切削和精切削刀具。方程（2.13）中的通過對刀具切削量的應(yīng)用來達(dá)到對刀具使用次數(shù)的預(yù)算，而刀具使用次數(shù)又可以通過切削余量以及刀具直徑進(jìn)行規(guī)劃。通過對函數(shù)數(shù)值進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化后可以發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)解是指在單位時間上切削量最多的一組數(shù)值。

3結(jié)語

遺傳算法在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用，可以通過以下條件實現(xiàn)：

第一步，建立函數(shù)需要的規(guī)劃變量的取值。這個取值的集合是根據(jù)隨機(jī)算法產(chǎn)生的，每個取值都可以產(chǎn)生一組路徑。第二步，函數(shù)針對第一步的數(shù)值進(jìn)行計算，并且比較不同路徑所產(chǎn)生的數(shù)值，然后進(jìn)行篩選，從他們中間產(chǎn)生兩組獨(dú)立的互不影響的數(shù)值，這兩組數(shù)值必須是其中最佳的，用他們當(dāng)做初始值來進(jìn)行計算。這兩個數(shù)值經(jīng)過一定的交叉和變形，會產(chǎn)生一個新的數(shù)值。這個數(shù)值作為一種新的結(jié)果進(jìn)行儲存，以創(chuàng)建第二數(shù)據(jù)集合使用。然后重復(fù)該過程直到找到最適合的解決方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張朝輝.結(jié)構(gòu)分析工程應(yīng)用實例解析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.22-28.

[2]劉霞.復(fù)雜曲面零件的 RE/RP 集成技術(shù)研究[D].天津：天津理工大學(xué)碩士，2009.