基于遗传算法优化BP神经网络的磨削力预测.pdf

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1、第1期机械设计与制造2013年1月MachineryDesign&Manufacture227基于遗传算法优化BP神经网络的磨削力预测刘学士，肖旭，戴勇(浙江工业大学机电学院，浙江杭州310014)摘要：为了克服传统BP神经网络的学习速率慢、容易陷入局部极小点等缺点，采用遗传算法对BP神经网络的初值空间进行遗传优化。用遗传算法来优化BP神经网络的权重和阈值，得到最佳的初始权值矩阵，并按误差前向反馈算法沿负梯度方向搜索进行网络学习的方法对磨削力进行预测。根据磨削力实验数据对网络进行训练，仿真结果表明该模型可以精确的描述砂轮速度、工件速度、磨削深度对磨削力的影响，并

2、可以用有限的实验数据得出整个工作范围内磨削力的预测值。关键词：遗传算法：BP神经网络；磨削力中图分类号：TH16；TG580．1+3文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)01—0227—03BPNeuralNetworkBasedonGeneticAlgorithmforPredictionofGrindingForceLIUXue—shi，XIAOXu，DAIYong(MechanicalEngineeringofZhejiangUniversityoftechnology，ZhejiangHangzhou310014，China)Abstra

3、ct：InviewofthatBPneuralnetworkhasthedisadvantageofslowlyleaningrateandbeingeasaystackedintotheminimalvaluelocally，theGeneticAlgorithmWasutilizedtooptimizetheinitial-valuespaceofBPneuralnetwork．Theoptimalinitialweight-valuematr~WasobtainedbyusingGeneticalgorithmtOoptimizetheweight-val

4、ueandthresholdofBPneuralnetwork，andthemethodofnetworklearningWasanalyzedbyusingtheerror-forward-feedbackalgorithmwithnegativegradientsearching．ThenetworktrainingWascarriedoutbyexperimentofgrindingforcedata，andthesimulatwnresuhsshowthatthemodelcouldaccuratelydescribetheeffectofwheel’s

5、speed．workingspeedandgrindingdepthongrindingforce．ThepredictionofgrindingforceintheworkingrangeCanbeobtainedbyusinglimitedexperimentdataKeyWords：GeneticAlgorithm；BPNeuralNetwork；GrindingForce1引言在实际工程中由于磨削加工过程中影响磨削力的各个因素错综复杂，而现有的理论公式都是建立在许多假设之上，不足以在磨削加工过程中，砂轮的磨耗和钝化对磨削质量具有直应用到工程中。磨削力经验

6、公式的建构方法简单，但其适用度范接的影响，磨粒逐渐磨钝而失去切削能力，若继续磨削就会增加围窄，需要做大量的试验，成本高。BP神经网络的学习收敛速度砂轮与工件之间的摩擦而发热，磨削质量将显著下降1。同时由于慢、不能保证收敛到全局最小点，在实际应用中仍不够完善。由于砂轮的磨损，砂轮表面摩擦系数及磨削深度会发生显著变化，影遗传算法具有很强的宏观搜索能力和良好的全局优化性能，通过响磨削力的变化。由于磨削力易于监测，可以通过对磨削力的检采用遗传算法先对神经网络的权重和阈值进行优化，再利用BP测间接预测砂轮的磨攒情况，进而对砂轮进行补偿或修整。网络来进行精确求解的方法建立模

7、型，可以避免局部极小问题，关于磨削力的模型的研究，国内外已有不少学术成果。提高磨削力模型的预测精度。WERNER从砂轮上磨粒的几何分布及磨削过程的运动学人手，建立了单位磨削宽度磨削力的数学模型。MALKIN四通过对磨削2遗传BP神经网络的磨削力预测建模力和砂轮磨损平面面积关系的试验的基础上，将磨削力划分为切2．1遗传一BP神经网络应用原理削力和摩擦力两部分。文献1=i生WERNER和MALKIN的基础上遗传是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰的生物进化模型，分析了磨粒切削刃的切削力与磨粒磨削的关系，进一步完善了单它首先将问题求解表示成编码基因型，从中选取适应环境的个

8、位宽度砂轮磨削力的数学模