[发明专利]一种最优用丝成本下的焊接工艺参数求解方法

权利要求书

1.一种最优用丝成本下的焊接工艺参数求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、采集实际焊接过程中的电流、电压和送丝速度数据，并计算每个电流值及对应的送丝速度中位数；

步骤S2、通过多元线性回归和最小二乘法拟合电流与送丝速度的关系；

步骤S3、拟合电流与电压的关系；

步骤S4、单位长度焊缝的用丝成本COST表达如下：

；

单位长度焊缝的热输入heatinput表达如下：

；

将步骤S2-S3中的拟合关系代入上式，分别获取COST、heatinput与电流、焊接速度间的关系；

步骤S5、用单位长度焊缝的热输入表征质量区间，并约束合理质量区间，求解合理质量区间内，用丝成本最优解所对应的电流及焊接速度；具体地，

步骤L5.1、分别获取焊接工艺规程中电流I、焊接速度V取值范围的中间值；

步骤L5.2、根据步骤S2-S4中获取的heatinput表达关系求取I、V中间值对应的heatinput，设置合理质量区间为[0.8heatinput，1.2heatinput]。

2.根据权利要求1所述的一种最优用丝成本下的焊接工艺参数求解方法，其特征在于，所述步骤S1中遍历所有电流值i，获取电流数据中大于等于i且小于i+1的所有电流值对应的送丝速度，统计所述送丝速度的中位数，记为feedspeed_median，则每个电流值i对应一个feedspeed_median；将电流值i添加至电流列表current_list中，对应的送丝速度中位数feedspeed_median添加至送丝速度列表feedspeed_list中。

3.根据权利要求1所述的一种最优用丝成本下的焊接工艺参数求解方法，其特征在于，所述步骤S2中拟合电流I与送丝速度feedspeed的关系如下：

；

其中A、B、C为系数。

4.根据权利要求1所述的一种最优用丝成本下的焊接工艺参数求解方法，其特征在于，所述步骤S3中拟合电流I与电压U的关系如下：

；

其中k、b为系数。

5.根据权利要求1所述的一种最优用丝成本下的焊接工艺参数求解方法，其特征在于，所述步骤S4中单位长度焊缝的用丝成本COST具体表达如下：

；

单位长度焊缝的热输入heatinput具体表达如下：

；

其中V代表焊接速度。

6.根据权利要求1所述的一种最优用丝成本下的焊接工艺参数求解方法，其特征在于，通过遗传算法求解焊接工艺规程范围内，用丝成本最优解所对应的电流及焊接速度，具体步骤包括：

步骤S5.1、设定遗传算法初始值，包括初始种群规模p、最大遗传代数MAXGEN、交叉概率Pc，变异概率Pm，设计变量的二进制长度为L，其中变量包括电流和焊接速度；设计初始遗传代数计数器gen=0；

步骤S5.2、根据焊接工艺规程中电流和焊接速度的设定范围，对变量进行二进制编码，染色体由两个变量的二进制顺序排列而成，长度为2L；

步骤S5.3、开始遗传步骤，遗传代数计数器gen记录遗传代数；

步骤S5.4、每一代遗传中，设置种群中个体的适应度f=-COST；

步骤S5.5、通过轮盘赌法复制p/4的新个体，用所述新个体替换掉适应度最低的p/4个种群个体；计算种群中个体适应度的方差f_std，通过sigmoid函数计算出交叉概率与变异概率的系数如下：

；

其中为调整系数；

步骤S5.6、基于种群中的个体适应度计算每个个体的交叉概率和变异概率；具体地，将种群个体中所有适应度除以最小值，进行归一化处理，获得个体的归一化适应度f1，计算个体交叉概率如下：

；

计算个体变异概率如下：

；

其中为系数；

步骤S5.7、采用遍历随机抽样法从当前种群中选出2个父体进行交叉操作；具体地，设置随机数rand，取值范围为[0,1]，当rand小于2个父体的交叉概率均值时，父体间随机选择一段二进制数值进行交叉；否则不进行交叉；

步骤S5.8、随机选取种群中的个体，以个体变异概率Pm进行变异操作，通过随机取反的方式对个体中的某一段二进制数值进行变异操作，产生新个体；

步骤S5.9、统计出每代遗传过程中适应度最高的个体，比较相邻2代间适应度最高的个体对应的适应度，保留适应度较高的一代个体；当存在连续C代遗传过程中最高适应度个体未发生改变时，提取个体对应的电流和焊接速度作为最优焊丝成本下的电流和焊接速度；否则持续遗传过程，直至遗传代数计数器gen＞MAXGEN，提取最后一代遗传过程中适应度最高的个体对应的电流和焊接速度作为最优焊丝成本下的电流和焊接速度。