[发明专利]一种基于改进遗传算法的陶瓷抛光机能耗优化方法

权利要求书

1.一种基于改进遗传算法的陶瓷抛光机能耗优化方法，其特征在于：陶瓷抛光机能耗优化方法，包括以下步骤：

步骤A：构建并求解陶瓷抛光机能耗模型，根据陶瓷抛光机能耗模型的求解结果，得出影响陶瓷抛光机能耗的参数；所述陶瓷抛光机能耗模型包括切削形成能耗、抛光磨头能耗、传动滚筒能耗、横梁摆动能耗和辅助系统能耗；

步骤B：改进自适应遗传算法，利用所述改进自适应遗传算法计算出影响陶瓷抛光机能耗的最优参数；

求解陶瓷抛光机能耗模型中的切削形成能耗、抛光磨头能耗、传动滚筒能耗、横梁摆动能耗和辅助系统能耗；

包括以下步骤：

步骤A1：陶瓷抛光机的切削形成能耗为磨块上磨粒对瓷砖表面材料的去除作用所产生的能耗，

构建陶瓷抛光机能耗模型，求解陶瓷抛光机的切削形成能耗包括：

确定陶瓷抛光机的切削形成能耗目标函数E_chip，目标函数E_chip的公式(1.1)如下：

切削形成能耗的目标函数E_chip--(1.1)的参数变量为：

Ω_a表示所有磨粒的总面积，单位mm²；

t表示抛光瓷砖所用时间，单位s；

φ表示单位磨粒的密度，单位g/cm³；

h表示单位磨粒的高度，单位mm；

μ表示磨粒与瓷砖之间的摩擦系数；

dΩ表示单位磨粒的面积，单位mm²；

a表示单位磨粒的加速度，单位mm/s²；

v表示单位磨粒的速度，单位mm/s；

p表示磨头的压力；

步骤A2：构建陶瓷抛光机能耗模型，求解陶瓷抛光机的抛光磨头能耗包括：

确定抛光磨头能耗目标函数E_head，抛光磨头能耗目标函数E_head的公式(2.1)如下：

抛光磨头能耗目标函数L_head--(2.1)的参数变量为：

ω代表磨头角速度，单位rad/s；

m₁代表磨头质量，单位kg；

D表示磨头直径，单位；

步骤A3：构建陶瓷抛光机能耗模型，求解陶瓷抛光机的传动滚筒能耗包括：

确定传动滚筒能耗目标函数E_roller，传动滚筒能耗目标函数E_roller的公式(3.1)如下：

传动滚筒能耗目标函数E_rollr--(3.1)的参数变量为：

μ₁表示磨块与瓷砖之间的摩擦系数；

μ₂表示传送带与滚筒之间的摩擦系数；

μ₃表示抛光砖与传送带之间的摩擦系数；

v₀表示传动滚筒的速度，也即瓷砖的进给速度，单位mm/s；

m₁表示磨头的重量，单位kg；

m₂表示抛光砖的质量，单位kg；

m₃表示传送带的质量，单位kg；

表示磨粒在方向上的加速度；

g表示重力加速度，通常取g＝9.8N/kg：

步骤A4：构建陶瓷抛光机能耗模型，求解陶瓷抛光机的横梁摆动能耗包括：

确定横梁摆动能耗目标函数E_transom，横梁摆动能耗目标函数E_transom的公式(4.1)如下：

横梁摆动能耗目标函数E_transom--(4.1)的参数变量为：

l₁表示曲柄长度，单位mm：

A表示横梁的振幅，单位mm；

f表示横梁摆动的频率，单位mm；

ω₁表示曲柄的角速度，单位rad/s；

ω₂表示连杆的角速度，单位rad/s；

φ₁曲柄与X轴的夹角大小，单位rad；

φ₂连杆与X轴的夹角大小，单位rad；

m₁表示曲柄的质量，单位kg；

m₂表示连杆的质量，单位kg；

m₃表示滑块的质量，单位kg；

步骤A5：陶瓷抛光机的辅助系统能耗包括陶瓷砖抛光过程冷却系统的能源消耗和陶瓷砖抛光过程气压系统的能源消耗，构建陶瓷抛光机能耗模型，求解陶瓷抛光机的辅助系统能耗包括：

确定辅助系统能耗目标函数E₂，辅助系统能耗目标函数E₂的公式(5.1)如下：

E₂＝E_w+E_g--(5.1)；

在式(5.1)中，E_w表示陶瓷砖抛光过程冷却系统的能源消耗；

E_g表示陶瓷砖抛光过程气压系统的能源消耗；

陶瓷砖抛光过程气压系统的能源消耗E_g的公式(5.2)如下：

式(5.2)的参数变量为：

m₁表示磨头重量，单位kg；

g表示重力加速度，通常去9.8N/kg；

Q表示气体流量，单位L/min；

A表示活塞的面积，单位mm²；

陶瓷砖抛光过程冷却系统的能源消耗E_w应满足以下公式(5.3)：

E_w＝cρ|t_in-t_out|q----(5.3)；

式(5.3)的参数变量为：

E_w表示功率损失至，单位J；

c表示冷却水的比热容，通常取c＝4.2×10³J/(kg.℃)；

ρ表示冷却水的密度，通常取ρ＝1.0×10³kg/m³；

t_in表示冷却水的初始温度，单位℃；

t_out表示冷却水的经过冷却系统后的温度，单位℃；

q表示消耗的冷却水的流量，单位L。