[发明专利]基于均值差分演化的液压支架优化设计方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于均值差分演化的液压支架优化设计方法，其特征在于，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CRi＝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LBj与上界UBj，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LACi＝0.5，其中下标i＝1,2,...,Popsize；步骤9，保存种群中的最优个体Bestt；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BMeant；步骤14，令柯西随机数CRV＝CHRand(CHA,0.1)，其中CHRand为柯西随机实数产生函数；步骤15，在[0，1]之间产生一个随机实数prk，如果prk小于0.1，则令组合系数SAP＝LACni×0.8+CRV×0.2，否则令组合系数SAP＝LACni；步骤16，执行均值差分演化操作产生新个体具体步骤如下：步骤16.1，令计数器tj＝1；步骤16.2，在[1，D]之间随机产生一个正整数TRJ；步骤16.3，如果计数器tj小于或等于D，则转到步骤16.4，否则转到步骤17；步骤16.4，在[0，1]之间产生一个随机实数TCR，如果TCR小于杂交率CRni或者计数器tj等于TRJ，则转到步骤16.5，否则转到步骤16.11；步骤16.5，在[1,Popsize]之间随机产生两个不相等的正整数MR1和MR2；步骤16.6，在[0，1]之间产生两个随机实数rc1和rc2，然后令实数rc3＝1.0‑rc1‑rc2；步骤16.7，按公式(2)计算高斯均值mu与高斯标准差std：其中，为种群中第MR1个个体的第tj维度；为种群中第MR2个个体的第tj维度；为均值个体BMean^t的第tj维度；步骤16.8，令高斯采样值NSV＝NMRand(mu,std)，其中NMRand为高斯随机实数产生函数；步骤16.9，令其中为新个体的第tj维度；为最优个体Best^t的第tj维度；步骤16.10，转到步骤16.12；步骤16.11，令其中为个体的第tj维度；步骤16.12，令计数器tj＝tj+1，然后转到步骤16.3；步骤17，计算新个体的适应值；步骤18，如果新个体的适应值小于个体的适应值，则将SAP加入到因子列表SList中，否则令CR_ni＝0.1+rand(0,1)×0.9；步骤19，在个体与新个体之间执行选择操作；步骤20，如果的适应值小于的适应值，则令LAC_ni＝SAP，否则保持LAC_ni的值不变；步骤21，令计数器ni＝ni+1；步骤22，转到步骤12；步骤23，计算因子列表SList中数据的平均值MeanDA，然后令组合种子CHA＝CHA×0.9+MeanDA×0.1；步骤24，令当前演化代数t＝t+1；步骤25，保存种群中的最优个体Bestt；步骤26，重复步骤10至步骤25直至当前演化代数达到最大演化代数后结束，执行过程中保存的最优个体Bestt即为液压支架的优化设计结果。