[发明专利]一种基于DSM-ABC算法的四级齿轮设计方法

摘要

本发明涉及一种基于DSM‑ABC算法的四级齿轮设计方法，采用双搜索机制改进的人工蜂群算法并优化四级齿轮设计问题。将四级齿轮设计问题抽象成4个结构参数和1个目标函数的数学模型用于算法的优化设计。从设计结果可以看出，本发明所提出的算法（DSM‑ABC）能够较好的设计出齿轮比较小的四级齿轮。

主权项

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，nA、nB、nC、nD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，vi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；通过通入DE算法的变异操作，使得当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＝Xr1+Γ*(Xr2‑Xr3)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，xm表示第m个食物源，fit(xm)表示蜜源xm的适应度值；计算每个蜜源的选择概率Pi：式中，fiti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。