[发明专利]基于均值差分演化的液压支架优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于均值差分演化的液压支架优化设计方法。本发明首先建立待优化设计液压支架的最小化优化目标的模型，然后利用均值差分演化算法来求解液压支架的优化设计变量。在均值差分演化算法中，首先初始化种群，并计算种群的适应值，然后不断迭代执行均值差分演化操作来生成新个体，并选择优秀个体进入新一代种群。本发明利用了种群中最优个体和均值信息来加快收敛速度，能够提高液压支架优化设计的效率。

技术领域

本发明涉及液压支架优化设计领域，尤其是涉及一种基于均值差分演化的液压支架优化设计方法。

背景技术

液压支架在矿业工程实践中具有广泛的应用。液压支架优化设计的优劣决定了它在工程实践中的使用效果。为了对液压支架进行优化设计，研究人员通常是先根据液压支架的机械特性建立起最小化优化设计目标函数及约束条件，然后利用优化方法来搜索其设计变量。然而，实际工程中的液压支架最小化优化设计目标函数往往会呈现出多峰、不连续、不可导等特性，这使得传统基于目标函数梯度的方法难以有效地求解。为此，研究人员提出基于智能优化算法的液压支架优化设计方法。

差分演化算法是一种在工程实践中应用广泛的智能优化算法，它的核心思想是基于多点代迭搜索机制，充分利用种群中随机个体及其差分信息来生成新个体，而不需要利用优化设计目标函数的梯度信息来求解。因此，差分演化算法在解决许多复杂机械优化设计问题中表现出了很大的潜力。然而，传统差分演化算法在优化设计液压支架时容易出现收敛速度慢，优化设计效率不高的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于均值差分演化的液压支架优化设计方法。它在一定程度上克服了传统差分演化算法在优化设计液压支架时容易出现收敛速度慢，优化设计效率不高的缺点，本发明能够提高液压支架优化设计的效率。

本发明的技术方案：一种基于均值差分演化的液压支架优化设计方法，包括以下步骤：

步骤1，根据待优化设计的液压支架的机械特性构建最小化优化目标函数及约束条件，并确定液压支架待优化设计变量的个数D；

步骤2，用户初始化参数，所述初始化参数包括种群规模Popsize和最大演化代数MaxIT；

步骤3，令当前演化代数t＝0，并令组合种子CHA＝0.5；

步骤4，令杂交率CR_i＝0.5，其中下标i＝1,2,...,Popsize；

步骤5，设置D个待优化设计变量的下界LB_j与上界UB_j，其中：维度下标j＝1,2,...,D；

步骤6，随机产生初始种群其中下标i＝1,2,...,Popsize；个体为种群P_t中的第i个个体，存储了液压支架的D个待优化设计变量，并按公式(1)对进行初始化：

其中，为个体的第j维度；维度下标j＝1,2,...,D；rand(0,1)为在[0,1]之间产生随机实数的函数；

步骤7，计算种群中每个个体的适应值；

步骤8，令保值系数LAC_i＝0.5，其中下标i＝1,2,...,Popsize；

步骤9，保存种群中的最优个体Best^t；

步骤10，令计数器ni＝1；

步骤11，令因子列表SList为空；

步骤12，如果计数器ni小于或等于种群规模Popsize，则转到步骤13，否则转到步骤23；

步骤13，计算种群中所有个体的平均值保存到均值个体BMean^t；