[发明专利]基于高斯过程的注塑成形工艺稳健设计与容差设计方法

权利要求书

1.一种基于高斯过程的注塑成形工艺控制稳健设计与容差设计方法，包括实验设计方法抽样，基于高斯过程的关联性分析和稳健设计与容差设计，其特征在于，具体按照如下步骤进行：

步骤1，根据用户给定的初始条件，通过增强型平移传播拉丁超立方ETPHLD抽样方法进行实验设计，得到设计变量组合X＝[x₁,x₂,···,x_N]^T，并对设计变量组合分别进行高精度分析求解，得到相应的响应值Y＝[y₁,y₂,···,y_N]^T，与设计变量组合一并组成模型的训练数据集(X,Y)；

步骤2，以步骤1所得到的训练数据集，建立基于高斯过程的典型相关分析模型，确定基于高斯过程的典型相关分析模型中的协方差函数，得到工艺参数与质量指标之间的关联性，该协方差函数的计算公式如下公式(1)：

Σkji=σiy2exp(-(||x1k-x1j||2+||x2k-x2j||2)/2li2+σin2IN,---(1)]]>

式中k＝1，2，……N，j＝1，2，……N,i＝1,2；N为样本集的数目；x_1j是第一个数据流里的第j个样本点；x_2j是第二个数据流里的第j个样本点；l_i，σ_iy和σ_in为高斯过程超参数，σ_in为样本噪音，I_N为N阶单位矩阵；

步骤3，根据步骤2得到工艺参数与质量指标之间的关联性，按照关联度大小将工艺参数划分为主要参数和次要参数，并针对主要参数建立稳健设计模型；

步骤4，采用梯度加强的粒子群算法对步骤3所建立的稳健设计模型进行优化求解；

步骤5，针对步骤4所得到的稳健解，分析工艺参数容差范围与质量损失、制造成本以及不合格产品成本的关系，建立质量总体损失的数学期望模型如下公式(2)：

E[C_T]＝E[L(y)]+E[C_M]+E[C_R] (2)

为了将各种损失总和降到最低，采用下面的优化模型，如下公式(3):

式中L(y)表示影响因素y的质量损失函数；C_T、C_R、C_M分别表示总体质量损失、制造成本以及不合格产品成本，y₀是某工艺参数的目标值，它的均值和方差分别为μ和σ²，K是质量损失系数，δ是控制因素偏离目标均值大小的修正值，a₀是一个与容差范围无关的常数，其取值决定于制造设备，a₁是一个与公差范围相关的常数，且容差范围越小，其取值就越大；

步骤6，针对步骤5所提到的优化问题如公式(3)所示，通过Lambert W函数进行求解，得到δ的优化值如公式(4)：

δ*=-2LambertW{2πa1σ·e-[(μ-y0)2+σ2-1-CRK]22K}+2[(μ-y0)2+σ2-1-CRK]---(4)]]>

最后得到各个工艺参数合理的容差范围如公式(5)：

USL*=μ+δ*σLSL*=μ-δ*σ---(5)]]> 1

式中USL^*和LSL^*分别为工艺参数优化后的容差范围的上限和下限。