基于BP神经网络与遗传算法的固结磨具制作工艺参数优化

目的利用BP神经网络技术与遗传算法寻找固结磨具制作最优工艺参数组合,实现固结磨具制作工艺参数的快速寻优。方法设计磨粒粒径、磨粒质量分数、成型压力、烧结温度的正交工艺参数表,按正交表工艺参数制作蓝宝石晶片加工用的Cr₂O₃固结磨具,并且设计不同固化温度下制作的固结磨具的硬度与抗压强度测试试验,验证自制的固结磨具加工的有效性以及固化温度选择的合理性。使用自制的Cr₂O₃固结磨具在抛光机上进行加工试验,测量蓝宝石晶片的去除率和Cr₂O₃丸片的磨削比。综合考虑丸片的磨削效率与使用经济性,将去除率与磨削比采用min-max方法归一化后,乘对应的权重值并相加,得到丸片综合评分Y,作为丸片的评价标准。以磨粒粒径、磨粒质量分数、成型压力、烧结温度为输入,综合评分Y为输出,建立基于神经网络的丸片制作工艺参数与丸片综合评分Y之间的BP神经网络预测模型,并使用决定系数R2评价BP神经网络的训练结果。最后,设计初始化种群个体N、交叉概率Pc、变异概率Pm的正交试验表,基于构建的神经网络,根据正交试验表,使用遗传算法进行制作工艺参数的全局寻优。依据寻优结果制作丸片并进行试验,计算综合评分Y,与预测评分对比。结果构建了4个输入层神经元、12个隐含层神经元、1个输出层神经元的三层BP神经网络。构建的BP神经网络的决定系数R2为0.9313,丸片综合评分Y的预测值与实际值的误差在4%以下,满足工程的实际应用。在给定的工艺参数范围内,在参数组合为初始化种群个体N为80、交叉概率Pc为0.6、变异概率Pm为0.06的条件下,使用遗传算法寻优得到的蓝宝石加工用Cr₂O₃固结磨具最优的制作工艺参数组合为:磨粒粒径10μm,磨粒质量分数88%,成型压力80 MPa,成型温度174℃。丸片综合评分Y的寻优值为94.09,试验得到的丸片平均综合评分Y为89.87,与寻优值的误差为5%。结论BP神经网络可以有效建立固结磨具制作工艺参数与丸片综合性能的预测模型。神经网络结合遗传算法寻优,可以为固结模具制作工艺参数组合的优化选择提供指导意义。     

GA-BP神经网络在AgCuNi电接触材料的性能预测研究

本文针对现有AgCuNi系电接触材料对硬度和导电率预测方法不足等问题,采用遗传算法对BP神经网络的权值和阈值优化,加快了算法的收敛速度,建立了基于遗传算法优化的BP神经网络AgCuNi系电接触材料的硬度和导电率预测模型。训练精度和实际测试精度分别达到了0.98和0.89,误差9.18%。研究结果表明,本文建立的BP神经网络预测模型,有助于提高合金的成分设计效率,提高银合金电接触材料的开发效率。     

基于神经网络的铣削大理石表面粗糙度预测模型

目的利用粒子群优化BP神经网络建立大理石加工表面粗糙度精确预测模型。方法首先采用不同切削参数进行铣削大理石试验,测量加工表面粗糙度值,同时对粒子群算法进行改进,使惯性权重按指数形式递减,并增加速度扰动系数,利用改进粒子群算法优化BP神经网络,建立铣削大理石表面粗糙度神经网络预测模型。其次使用部分试验数据来训练预测模型,使得到的网络参数让网络可以精确预测表面粗糙度。最后利用其余试验数据验证神经网络预测模型的准确性与可靠性。结果经过计算得到粒子群优化BP网络算法的预测模型归一化均方差为0.0501,最大相对误差为10.78%,且误差变化较为均匀。经验公式模型归一化均方差为0.1069,最大相对误差为39.64%,误差变化幅度较大。结论将神经网络模型与经验公式相比较,结果表明,所建网络模型具有较高的预测精度与较强的鲁棒性,对合理选择切削用量以得到理想表面粗糙度有一定参考价值。     

基于神经网络遗传算法的磁粒研磨TC4材料工艺参数优化

目的利用磁粒研磨光整加工技术提高TC4材料的表面质量,使用BP神经网络建立加工工艺参数和表面粗糙度之间的关系,使用遗传算法寻找最优工艺参数组合。方法使用双级雾化快凝法制备的金刚石磁性磨料对TC4材料工件进行L9(34)正交试验,借助Matlab软件建立结构为4-12-1的BP神经网络,根据正交试验结果训练BP神经网络,探究工艺参数主轴转速n、加工间隙δ、进给速率v、磨料粒径D和表面粗糙度Ra之间的关系。使用决定系数R2评判BP神经网络训练结果,基于训练好的BP神经网络使用遗传算法对工艺参数进行全局寻优。使用计算得到的优化工艺参数进行试验,并测量工件表面粗糙度,与计算得到的表面粗糙度做对比。结果BP神经网络的预测误差在1.5%以下,通过决定系数R2优化的模型可在训练样本较少的情况下进行有效可靠的预测。遗传算法优化的结果,在主轴转速为1021.26 r/min、加工间隙为1.52 mm、进给速率为1.04 mm/min、磨料粒径为197.91μm下,获得最佳表面粗糙度,为0.0951μm。使用调整后的工艺参数,在主轴转速为1020 r/min、加工间隙为1.50 mm、进给速率为1.0 mm/min、磨料粒径为196μm下,试验得到的表面粗糙度为0.093μm,与计算得到的最佳表面粗糙度误差为2.21%。结论采用磁粒研磨光整加工技术与寻优参数结合,可以有效提高TC4材料加工后的表面质量。     

基于遗传算法及神经网络的6005A-T6铝合金FSW工艺参数优化

基于BP神经网络优异的非线性映射能力,选取转速、焊速和下压量三种工艺参数作为输入变量,对6005A-T6铝合金FSW工艺建立神经网络模型。将满足预测精度的BP神经网络与可进行全局寻优的遗传算法相结合,对三种工艺参数进行优化。取可执行最优解转速1545 r/min、焊速226 mm/min和下压量0.1 mm进行试验验证,接头抗拉强度达到457.77 MPa,预测值与试验值的百分比误差在可接受范围内。     

基于动态惯性权重粒子群算法的磨削低能耗加工方法

利用三层误差反向传播(back propagation, BP)神经网络建立磨削能耗预测模型,以砂轮线速度、进给速度和磨削深度为影响因素设计125组全因子试验,并取其中的75组试验数据作为该预测模型的训练样本与测试样本。采用动态惯性权重改进粒子群算法(adaption particle swarm optimization, APSO),以BP神经网络的预测作为适应度函数,以最小能耗为目标进行迭代寻优获取最优工艺参数。结果表明:模型预测结果较为准确,采用优化后的工艺参数能够有效降低磨削能耗。      

基于GA-BP神经网络的喷丸样品表层硬度预测模型

目的 建立能够准确预测不同喷丸工艺参数下工件表层显微硬度的数学模型。方法 以42CrMo钢作为研究对象,采用正交实验法设计喷丸实验方案和逐点测量法测量0～320μm层深内的显微硬度,以实验数据为样本,基于BP神经网络建立42CrMo钢受喷后表层显微硬度的预测模型,并利用遗传算法（GA）对BP神经网络结构进行优化,建立基于GA-BP神经网络的42CrMo钢受喷后表层显微硬度模型。结果 将实验数据集用于模型的训练,BP神经网络模型和GA-BP神经网络模型训练的相关系数R均为0.97左右,两种模型的训练效果均较好。对比20组测试集的模型预测值和实验值发现,BP神经网络模型预测值与实验值之间的相对误差的最大值和平均值分别为3.5%和1.1%,相比之下,经遗传算法优化的BP神经网络（GA-BP）模型预测值与实验值的相对误差的最大值和平均值仅为2.9%和0.7%。GA-BP神经网络模型具有更高的预测精度和稳定性。结论 经GA遗传算法优化的BP神经网络（GA-BP）更适合用于建立受喷工件表层显微硬度的预测模型,可为其在工程上的应用提供一定的参考。     

电加热渐进成形工艺参数优化及成形温度预测

电加热渐进成形的成形温度是影响板料塑性性能和成形件质量的关键因素。本文采用正交试验方案进行了电加热渐进成形试验,分析了工具头直径、进给速度、垂直进给量和电流对成形温度的影响,并得到局部最优的电加热渐进成形参数组合。建立了输入为电加热渐进成形工艺参数,输出为成形温度的BP神经网络,利用正交试验的数据训练该网络,通过测试样本检验温度预测模型的精度。针对BP神经网络平均误差大(12.86%)的问题,分别用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)优化了BP神经网络模型的权值和阀值,使预测误差分别降低到3.87%和9.05%。GA-BP神经网络模型可以高精度地预测工艺参数和成形温度之间的关系。     

基于神经网络的喷丸25CrMo合金疲劳寿命及残余应力松弛行为预测研究

首先，本文采用BP神经网络建立了喷丸25CrMo车轴钢疲劳寿命预测模型。然后，在此基础上采用遗传算法（GA）对BP神经网络的预测精度进行了优化。此外，还采用了径向基神经网络（RBF）进行建模分析，并与以上两种模型的预测结果进行对比，结果表明：遗传算法优化的BP神经网络（GA-BP）相比于BP和RBF神经网络具有更高的预测精度，其中训练集和测试集的平均预测精度分别为91.5%和85.4%。然后，基于GA-BP神经网络模型的连接权值矩阵和Garson方程进行了灵敏度分析，从而进一步量化了输入影响因素对喷丸25CrMo车轴钢疲劳寿命的相对影响比重；最后，还采用GA-BP神经网络预测了喷丸25CrMo车轴钢表面残余压应力的松弛行为，结果表明：测试集的平均预测误差仅为3.4%，表明了该神经网络预测性能良好。综上所述，本文采用神经网络建模分析了喷丸25CrMo车轴钢的疲劳性能和残余压应力松弛行为，显著降低了传统疲劳试验所需的成本，并且还保证了较高的准确性。     

基于遗传算法优化BP神经网络预测CO_2/H_2S环境中套管钢的腐蚀速率

基于CO_2/H_2S共存腐蚀环境的复杂性、危险性,以及两者协同与竞争效应的不确定等原因,套管钢在CO_2/H_2S共存腐蚀环境中腐蚀速率测试存在试验时间长、误差较大且存在不安全隐患等缺陷,现有的单一腐蚀速率预测模型不能满足这方面的研究。利用建立的遗传算法优化BP神经网络模型分别对不同温度、不同CO_2分压和不同H_2S分压条件下套管钢的腐蚀速率进行预测。与单纯的BP神经网络模型预测相比,遗传算法优化BP神经网络训练收敛速率有所增加,预测效果得到改善;遗传算法优化BP神经网络预测值与实测值吻合较好,此预测模型可靠性很强;该方法为我国高酸性气田开发中快速获取腐蚀速率数值提供了一条新的思路。     

基于BP神经网络的压铸成型工艺参数的模拟与优化

利用数值模拟、BP神经网络和正交试验相结合的方法对压铸成型的工艺参数进行模拟和优化。并且通过一个简单的实例对该方法的可行性进行了验证。基于BP神经网络对压铸工艺参数及其相对应的铸件最低温度点样本进行训练,得到了工艺参数到铸件温度映射关系的神经网络模型,并验证该模型的准确性。结果表明,神经网络结合正交实验设计方法的优化算法,可以确定出最优的工艺参数组合,缩短了优化工艺参数的时间。     

基于SSA-BP的电主轴热误差优化建模

为解决某加工中心电主轴的热误差补偿问题，建立预测精度高、鲁棒性强的热误差补偿模型。搭建实验台，利用美国雄狮回转误差分析仪采集电主轴的温度场和热误差数据。介绍麻雀搜索算法(SSA)原理、具体优化流程。采用SSA优化BP神经网络的权值和阈值，建立SSA-BP神经网络预测模型。与之前建立的BP神经网络预测模型相比，优化后预测效果更优，为电主轴热误差建模提供新的思路。     

基于BP神经网络遗传算法的薄板CMT点焊变形

焊接是汽车车身制造的一个关键环节,焊接质量的好坏严重影响汽车车身质量,所以焊接参数的选择至关重要. 针对薄板焊接质量控制问题,论文利用BP神经网络解决非线性问题的优势,建立焊接变形量与工艺参数之间映射关系模型;结合遗传算法构建基于遗传神经网络焊接的工艺参数优化系统;同时设计正交试验,将该方法与正交试验法相对比. 结果表明,该方法可以有效地实现CMT(cold metal transfer)点焊焊接变形预测与工艺参数优化. 通过预测模型给出合理参数,指导钢薄板和铝合金薄板的CMT点焊变形试验,提高焊接的效率.     

遗传神经网络在热轧带钢卷取温度预报中的应用

针对热轧带钢卷取温度传统预报模型的固有缺陷,提出基于遗传神经网络的卷取温度预报方法,并对其在卷取温度控制中的应用策略进行了研究.由于神经网络有很强的泛化映射能力,而遗传算法能收敛到全局最优解,因此将遗传算法与神经网络结合起来,建立了遗传神经网络.运用实际生产数据对该网络进行训练和测试,结果表明：它能准确、实时地预报卷取温度,有在线应用的前景.     

基于模拟退火遗传算法优化BP网络的数控机床温度布点优化及热误差建模

在热误差建模中,温度测点的优化选择至关重要。提出了运用相关性方法,分析测点温度与主轴热漂移之间的关系,找到相关性较高的测点位置,实现温度布点的优化选择。在此基础上采用模拟退火遗传算法（ GSA）优化BP神经网络的方法建立热误差模型,并通过实验验证。结果表明：优化的热误差模型能够跳出局部最优而达到全局最优解,得到的误差模型拟合值更加接近实测误差值;基于GSA优化的BP网络模型较传统的神经网络模型有较高的精度及更强鲁棒性。     

基于BP神经网络的带钢冷轧摩擦模型

建立了BP神经网络摩擦模型，并用遗传算法优化了BP网络的结构参数和初始值。模拟计算结果表明，BP网络摩擦模型的精度比原回归摩擦模型的精度有显著提高，可以使轧制力预测的平均RMS误差由3．98％降低到2．23％．轧制功率预测的平均RMS误差由4．57％降低到3．23％。