[发明专利]一种基于天牛须算法的机床加工节能优化方法

权利要求书

1.一种基于天牛须算法的机床加工节能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立多目标优化模型；

步骤二，对所述多目标优化模型进行优化求解，获得最优解；

步骤三，调整机床的参数与最优解相匹配，获得节能优化后的机床。

2.如权利要求1所述的一种基于天牛须算法的机床加工节能优化方法，其特征在于，所述多目标优化模型为以机床主轴转速n和进给量f为变量数学模型，包括以加工能耗为优化目标的数学模型、以及以加工时间为优化目标的数学模型；

所述以加工能耗为优化目标的数学模型为：

所述以加工时间为优化目标的数学模型为

P_c是切削功率；t_c是加工的切削时间；L是加工长度。

3.如权利要求2所述的一种基于天牛须算法的机床加工节能优化方法，其特征在于，所述多目标优化模型还包括用于限制变量取值的约束条件，所述约束条件包括：

(1)机床主轴转速约束；

(2)机床进给量约束；

(3)切削力约束；

(4)机床功率约束；

(5)表面粗糙度约束；

(6)刀具寿命约束。

4.如权利要求3所述的一种基于天牛须算法的机床加工节能优化方法，其特征在于，所述约束条件均为非线性不等约束，通过使用罚函数来将有约束最优化问题转化为求解无约束最优化问题，惩罚函数的表达式如下形式:

式中，F(x)是改进的适应度函数；f(x)是原始的适应度函数；λ是罚因子。其中

5.如权利要求4所述的一种基于天牛须算法的机床加工节能优化方法，其特征在于，通过使用线性加权法将所述以加工能耗为优化目标的数学模型和所述以加工时间为优化目标的数学模型进行归一化后再加权求和，并另加权求和后的值最小，由此得到的单目标优化函数为

6.如权利要求1所述的一种基于天牛须算法的机床加工节能优化方法，其特征在于，所述步骤二所使用的优化求解方法为天牛须算法，包括以下步骤：

S1:初始化，初始化天牛的相关参数；

S2:计算天牛的位置和目标函数值；

S3:更新天牛左右两须的位置；

S4:更新天牛的位置并计算适应度值；

S5:判断天牛须算法是否达到最大迭代次数，如果没有达到则更新搜索步长再重新执行S4和S5；

S6:达到最大迭代次数后输出最优解。