基于GA-BP網(wǎng)絡(luò)的CNC加工中心熱誤差優(yōu)化建模研究
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：隨著精密加工技術(shù)的快速發(fā)展及復(fù)雜產(chǎn)品的大量涌現(xiàn)，加工中心的加工精度備受關(guān)注。CNC加工中心在運轉(zhuǎn)過程中，由于加工系統(tǒng)內(nèi)部及外部各種因素影響而產(chǎn)生加工誤差,這些誤差嚴(yán)重影響了被加工零件的精度及表面質(zhì)量® ,大量研究表明:影響CNC加工中心加工精度的主要誤差為熱誤差，約占加工中心總體誤差的40%?70% 12 51。目前減小熱誤差有兩種基本方法:熱誤差預(yù)測法和熱誤差補(bǔ)償法H。預(yù)測法是一種“硬技術(shù)”，其耗時長、花費大,對于具有時變性、非線性等特點的熱誤差，實踐證明補(bǔ)償法是一種新型有效的方法。在誤差補(bǔ)償技術(shù)中建模是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),模型的精度和魯棒性直接影響著補(bǔ)償?shù)男Ч?。目前，常用的熱誤差建模方法有：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模、最小二乘法建模、支持向量機(jī)建模[3。文獻(xiàn)6]詳細(xì)闡述了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱誤差建模方法,并對其進(jìn)行了仿真驗證分析，但BI'神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在學(xué)習(xí)收斂速度慢、易于陷入局部極小點等缺陷，仿真結(jié)果不理想。因此,本文提出基于GA — i!r神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CNC加工中心熱誤差預(yù)測建模,采用遺傳算法（GA)優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值來建立熱誤差預(yù)測模型，結(jié)果表明,GA4P網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型具有建模時間短、預(yù)測精度高、收斂速度快等優(yōu)點。1 GA4P網(wǎng)絡(luò)算法1.1遺傳算法遺傳算法是由美國教授J.丨丨<l™d[7]在1975年第_次提出，它借助于生物進(jìn)化理論與遺傳學(xué)原理，依據(jù)適者生存、優(yōu)勝劣汰的原則，模擬生物種群由簡單到高級的生物進(jìn)化過程，從而達(dá)到初始解逐漸趨近最優(yōu)解的目的。它是一種具有全局搜索能力的優(yōu)化算法，基本要素有:染色體編碼、初始群體確定、個體適應(yīng)度函數(shù)選擇、遺傳操作設(shè)計和運行參數(shù)設(shè)定S。1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采用誤差反向傳播訓(xùn)練學(xué)習(xí)，具有極強(qiáng)的非線性映射能力，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之_6]。它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括:輸入層、隱含層和輸出層M，圖1為它的結(jié)構(gòu)示意圖，表示輸入值，= 1,2,…,ra)表示輸出值，.W(/為輸入層與隱含層的連接權(quán)值，為隱含層與輸出層的連接權(quán)值。1.3 GA優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法不僅可以進(jìn)行全局尋求最優(yōu)解，而且還能克服BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法自身的眾多缺陷，此種方法已應(yīng)用于很多領(lǐng)域。遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實質(zhì)是對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值進(jìn)行優(yōu)化,整個過程的基本思想是:首先用遺傳算法全局優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，滿足要求之后再用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在極值點附近快速搜索，直到滿足要求為止。經(jīng)過全局尋優(yōu)與快速搜索的相互配合,不僅提高了整個模型的收斂速度，而且還解決了易于陷入局部極值點等問題?；贕A-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運算流程如圖2所示。GA~BP網(wǎng)絡(luò)的建模步驟如下：(1) 參數(shù)編碼將權(quán)值和閾值作為參數(shù)變量進(jìn)行編碼,生成初始種群，編碼方法選用浮點數(shù)編碼法。(2) 適應(yīng)度函數(shù)選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和越小，網(wǎng)絡(luò)的性能越好，所以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個最小化優(yōu)化問題，故適應(yīng)度函數(shù)可用誤差平方和的倒數(shù)來表示，即：海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試，手機(jī)瀏覽可能無法正常使用！結(jié)束語：為研究影響加工中心加工精度的主要因素?zé)嵴`差，提出基于遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CNC加工中心熱誤差預(yù)測方法，本文以立式鏜加工中心為研究對象，合理布置溫度傳感器和位移傳感器采集記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱誤差預(yù)測模型和GA~BP網(wǎng)絡(luò)熱誤差優(yōu)化模型。經(jīng)對比,GA~BP網(wǎng)絡(luò)模型的殘余誤差寬帶、殘余誤差平均值及殘余誤差均方差均小于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可見GA~BP網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測精度高于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。因此將GA - BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型用于加工中心熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)可有效減小熱誤差，提高加工中心的加工精度。海天精工是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省寧波市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)！聲明：本站文章均來自網(wǎng)絡(luò)，所有內(nèi)容不代表本站觀點，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任！