[发明专利]一种基于混合NSGA-II的加工工件虚拟单元构建方法

权利要求书

1.一种基于混合NSGA-II的加工工件虚拟单元构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1根据工件加工中的生产条件，构建加工工件的Y个虚拟单元，并对构成各个虚拟单元的参数进行定义和初始化，然后根据虚拟单元的参数对混合NSGA-II模型进行参数定义和初始化；

S2根据步骤S1的参数定义，将所述Y个虚拟单元定义为种群规模为Y的初始种群y，每个虚拟单元构成所述始种群y的个体，每个虚拟单元的参数构成个体的染色体，其中，Y为大于0的整数；

S3根据需要设定工件加工中的多个目标函数，并以此计算初始种群y中各个个体的适应度值，根据该适应度值获取初始种群y中各个个体的非支配排序等级，根据所述非支配排序等级以及各个个体的拥挤度选择交配个体，形成交配池；

S4根据定义的混合NSGA-II模型的参数，将构成交配池中个体的染色体的基因进行交叉和变异，得到子代种群y*；

S5根据Lévy flight搜索策略对子代种群y*中个体的基因进行随机搜索，调整构成子代种群y*中的的染色体的基因，得到更新子代种群y**；

步骤S5中，根据Lévy flight搜索策略，采用局部调整算子与全局调整算子对子代种群y*中个体的染色体的基因进行随机搜索得到更新子代种群y**；

步骤S5具体包括以下步骤：Lévy flight搜索策略根据子代种群y*的规模生成随机数a，若该随机数a大于Lévy flight搜索策略中随机搜索概率值，则采用全局调整算子进行全局搜索，否则，采用局部调整算子进行局部搜索，调整构成子代种群y*中个体的染色体的基因段，得到更新子代种群y**；

若采用全局调整算子进行全局搜索，则给定一个输入参数s，将长度为L的染色体划分为n段，其中前(n-1)段均包含s个基因且满足s*(n-1)L≤s*n；若第n段的基因个数为s，则从n段基因组中随机选取2段进行互换；否则，从前(n-1)段的基因中随机选取2段进行互换；

若采用局部调整算子进行局部搜索，则给定一个输入参数s，将长度为L的染色体划分为n段，其中前(n-1)段均包含s个基因且满足s*(n-1)L≤s*n；对前(n-1)段中的每一段基因，随机选取2个基因进行互换；若第n段的基因个数大于或等于2，则随机选取2个基因进行互换，否则不进行操作；

S6将初始种群y与更新子代种群y**合并成中间种群，根据虚拟单元构建中的多个目标函数计算中间种群中各个个体的非支配排序等级，并根据该非支配排序等级以及各个个体的拥挤度对中间种群中的个体进行排序，以此生成包含N个解的Pareto前沿，并根据设定的迭代终止条件输出虚拟单元构建中的多个目标函数的Pareto最优解，即为工件加工的最优虚拟单元，并根据该虚拟单元为工件加工匹配生产条件。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合NSGA-II的加工工件虚拟单元构建方法，其特征在于，步骤S1中，所述混合NSGA-II模型的参数包括种群的规模、迭代终止条件、构成个体的基因的交叉概率、构成个体染色体的基因的变异概率、Lévy flight搜索策略中随机搜索概率值；所述虚拟单元的参数包括工件类型、工艺路径、机器类型、虚拟单元、加工时间。

3.根据权利要求2所述的一种基于混合NSGA-II的加工工件虚拟单元构建方法，其特征在于，步骤S2中，根据所述虚拟单元的参数定义构成初始种群y的每个个体的显性染色体和隐性染色体，其中，在将交配池中的交配个体进行交叉和变异过程中，隐性染色体不会主动进行交叉与变异过程。

4.根据权利要求3所述的一种基于混合NSGA-II的加工工件虚拟单元构建方法，其特征在于，步骤S2中，各个工件选择的虚拟单元组成单元层，并将该单元层定义为单元层显性染色体，每个虚拟单元构成该单元层显性染色体的基因；各个工件选择的工艺路径索引组成路径层，并将该路径层定义为路径层显性染色体，每个工艺路径索引构成路径层显性染色体的基因；各个工件选择的工艺路径索引对应于一条工艺路径，由一系列机器来表示，所有工件的工艺路径所对应的机器组成了机器层，并将该机器层定义为机器层隐性染色体，每个机器构成该机器层隐性染色体的基因；所有工件在各机器上的加工时间组成了时间层，并将时间层定义为时间层隐性染色体，每个加工时间构成该时间层隐性染色体的基因。