[发明专利]一种基于DSM-ABC算法的四级齿轮设计方法

权利要求书

1.一种基于DSM-ABC算法的四级齿轮设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：将四级齿轮的设计问题转化为以下公式：

变量为：

目标函数：

变量定义域为：12≤x₁,x₂,x₃,x₄≤60；

式中，n_A、n_B、n_C、n_D分别表示齿轮x₁、x₂、x₃、x₄的齿数；

步骤S2：设定改进的人工蜂群算法的参数，包括最大迭代次数maxCycle，种群大小NP，限制条件Limit，蜜源搜索上界ub及下界lb；

步骤S3：初始化种群：共有NP个蜜源，食物源由下式随机生成：

式中，是第i个蜜源的第j维中的位置，与分别为在第j维下食物源的上界与下界，另外在种群初始化时加入混沌机制s[j]；

步骤S4：雇佣蜂出动搜寻食物源，结合布谷鸟算法的le′vy flight机制，采用如下搜索公式：

式中，为当前最优解的第j维，为蜜源的邻域解，rand(0,1)为0-1之间的随机数；

步骤S5：在跟随蜂搜索阶段采取如下搜索公式：

式中，v_i为跟随蜂阶段的搜寻第i个蜜源的位置，s为本搜索中的扰动因子，是[0,1]之间的随机数，j是从{1,2,...,D}中随机选取的参数，D表示种群的维数，并且r₁、r₂是{1,2,...,NP}中的随机数，且r₁≠r₂；

通过融入DE算法的变异操作，使得算法具备跳出局部最优的陷阱的能力，在原始差分进化算法中其变异阶段表示为：

U＝X_r1+Γ*(X_r2-X_r3)

式中，r₁,r₂,r₃∈{1,2,...,NP}，并且r₁≠r₂≠r₃；Γ叫做变异因子，是(0,1)之间的随机数；

步骤S6：计算每个食物源的适应度值：

式中，x_m表示第m个食物源，fit(x_m)表示蜜源x_m的适应度值；

计算每个蜜源的选择概率P_i：

式中，fit_i表示第i个蜜源的适应度值；在此步骤结束后，更新全部最优gbest；

步骤S7：当当前蜜源达到限定次数时，则出现角色转化，每次循环都有一只雇佣蜂转化为侦查蜂；

步骤S8：当算法达到终止条件时，输出寻找的最优解，结束算法。

2.根据权利要求1所述的一种基于DSM-ABC算法的四级齿轮设计方法，其特征在于：步骤S3中，所述混沌机制s[j]满足：

s[j+1]＝k*s[j]*(1-s[j])；

式中，k取值为4.0。

3.根据权利要求1所述的一种基于DSM-ABC算法的四级齿轮设计方法，其特征在于：步骤S4中，le′vy(λ)满足le′vy分布，公式如下所示：

L(s)～|s|^-1-β；0＜β＜2

式中，L(s)为le′vy flight的飞行路径；s为随机步长，β为0-2之间的参数；其中随机步长s由下式表示：

s＝μ/|v|^1/β

式中，μ和ν均满足正态分布和