基于遗传算法的孔群加工路径优化.pdf

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1、第2期机械设计与制造2011年2月MachineryDesign＆Manufacture31文章编号：1001—3997(2011)02—0031-03基于遗传算法的孔群加工路径优化冰许兆美金卫凤李健(’淮阴工学院机械工程学院，淮安223003)(2江苏大学机械工程学院，镇江212013)PathoptimizationofthedrillingholebasedongeneticalgorithmXUZhao—mei．JINWei-feng2,LIJian(FacutlyofMechanicalEng

2、ineering，HuaiyinInstituteofTechnology，Huaian223003，China)(SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)中图分类号：TH16文献标识码：A1引言2孔群加工模型在数控加工中，常遇到孔群加工的情况。这些孔群的加工通孔群加工是典型的旅行商问题(TsP)，其中刀具至少必须经过过移动钻床的钻头来实现，其中的钻头移动过程是影响孔群加工每个孔位置一次，且要求空行程最短

3、，减小加工的时间和资源的消效率的一个重要的过程，对移动过程(路径)的优化能够实现加工耗。该问题用图论的语言描述为：设c=(，E)是—个带正权的完全的高效率和能耗的节省。通常采用的路径是基于CAD图形的，按图，={1，2，⋯，哪，n>l，E表示边的集合，边()的权值记为也，i，照图形设计的顺序进行加工，由于设计中的顺序具有一定的随机=1，2，⋯，n。G的一条巡回路线是经过V中每个顶点恰好一次的回性，并未考虑到加工路径的优化，加工的效率严重受到设计的影路。—条巡回路线的耗费是这条线路上的权值之和。旅行商问题

4、就响。因此，孔群加工的路径优化是CAM中需要首要解决的问题，是求解巡回线路的耗费的最小值。数学模型描述如下：是目前的一个研究热点。min∑孔群加工的路径优化过程是一个典型的TSP问题，对于该问题在数学上已经有了精确的解法，但对于大规模的节点，这种=上解法耗时巨大，一般难以在工程中进行应用。在工程中对TSP问题的求解通常是采用近似解法，求得问题的近似解，这些近似解∑％=1iV；∑=1；∑=Is『：S为G的优化在一定程度上提高了效率，而且计算量比精确求解的计算量小的E路径子图多，能够很好地解决工程实际问题，

5、满足了工程中的高效率要求。对于孔群加工而言，梁吉元等人【1运用数学上使用的“便宜”算法3遗传算法实现进行了加工路径的优化，田美丽等人用了启发式搜索算法。但遗传算法的实现过程，如图1所示[61。遗传算法主要通过编这些算法都是确定性的算法，最优解不一定在解集中，而且求解码和各种算子的作用来产生新的后代，在后代中评价出优良的种的过程也相当耗时。子，用于下一代的遗传操作，如果父代个体的竞争力比子代强，它运用遗传算法求解了孔加工的路径优化问题，有效地处理将继续遗传操作，而竞争力较弱的父代个体将被子代代替。如此了C

6、AD数据，并使得孔群加工的效率有大幅度的提高。进行，留下的优良子代即可近似为问题的最优解。所以，遗传算法-k来稿日期：2010—04—03★基金项目：江苏省自然科学基金(BK2009662)32许兆美等：基于遗传算法的孔群加工路径优化第2期中，编码方案和各种算子的设计特别蘑要，编码和算子设计如图把优良的基因遗传到=弋中的一种方式。遗传算法中发展出了很多1所示。交叉算子，其中有部分映射交叉算子、序交叉算子、循环交叉算子、基于序的交叉算子、子巡回交换交叉等，本文中采用的是基于序的交叉算子。实施过程是：随机选

7、取两交叉个体，再随机选择交叉位置和长度，进行交叉段的交叉操作，对交叉后的编码进行调整，是交叉位置前后的模式基本保持不变。实际上，采用编码方案只需要调整交叉段以后的部分编码。对前面部分的编码没有影响。3．4变异算子变异是产生子代新个体的一种不可缺少的方式。通过交叉过程产生的个体都是基于父代基因的个体，如果最优个体的基因与所有的父代个体的基因有差别，那最终不可能得到最优解。而图l程序流程图采用变异箅子，可以使随机的个体中产生随机的基因，从而有机3．1编码会得到最好的基因并保存下来。一般隋况下，对于TSP问题

8、都采用自然数编码，这种编码意义采用基本的变异算子，即在群体中随机抽出需要变异的个明确，操作直接，但在随机产生后代和交叉过程中会遇到一定的问体，再在该个体上随机抽出需要变异的基因进行变异操作。变异题，求出的个体并非有效的~-hk。为了不至出现无意义的后代，采用操作是按选定的基因位置上的序号限制范围内随机地修改该位的编码方案为顺序编码法。它的实现过程是：先让各个基因按一定置上的基因。这样，不论在个体的选择上还是基因座的选择上还的顺序排列，从其中