一种基于数据驱动的手套机针织效率优化方法和装置

本技术属于手套机针织，具体涉及一种基于数据驱动的手套机针织效率优化方法和装置。

背景技术：

1、全自动针织手套机设备中，主轴机头是实现手套编制的核心部件，其运动特征主要表现为高速、高加减速启停和小位移重复运动，这一特征会使得主轴机头在横移过程中产生位置误差，进而影响手套质量和生产效率。

2、通常手套生产车间拥有上百台设备，每台设备都需要主轴机头进行几百甚至上千次横移运动来完成一只手套的编织，若能在位置误差允许范围内尽可能降低主轴机头单次横移时间，那么将大大缩短每只手套的编织时间，整个车间的生产效率也能得到较大的提升。

3、然而，目前针织手套生产厂家主要依靠人工经验调整主轴机头的最大速度，往往将所有设备伺服器参数设定为相同常数值，无法实现不同设备的运行效率最大化。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提出了一种基于数据驱动的手套机针织效率优化方法和装置，在于针对针织手套机生产效率优化问题，

2、为了实现上述目的，本技术技术方案如下：

3、一种基于数据驱动的手套机针织效率优化方法，包括：

4、确定手套机所能允许的最大位置误差阈值，并采集主轴机头在不同工作参数下的横移时间和位置误差，从而建立数据样本库；

5、建立横移时间与工作参数之间的第一数学回归模型，以及建立位置误差与工作参数之间的第二数学回归模型；

6、基于数据样本库对所建立第一和第二数学回归模型进行拟合，得到拟合度最高的第一和第二数学回归模型；

7、采用自适应蝙蝠算法对第一和第二数学回归模型进行工作参数优化，得到手套机最优工作参数。

8、进一步的，所述工作参数包括伺服位置增益kl、加减速时间ta和目标速度v。

9、进一步的，所述建立横移时间与工作参数之间的第一数学回归模型，包括：

10、在给定目标速度v不变情况下，建立横移时间t在不同位置增益kl下与加速时间ta的数学回归模型φt1，公式表示为：

11、

12、式中，at1，bt1，ct1为常值参数，为计算横移时间t时关于kl和ta的回归函数；

13、在给定加速时间ta不变情况下，建立横移时间t在不同位置增益kl下与目标速度v的数学关系φt2，公式表示为：

14、

15、式中，at2，bt2，ct2为常值参数，为计算横移时间t时关于kl和v的回归函数；

16、综合得到横移时间t与工作参数之间的第一数学回归模型，公式表示为：

17、

18、式中，ct＝ct1+ct2为常值参数。

19、进一步的，所述建立位置误差与工作参数之间的第二数学回归模型，包括：

20、在给定目标速度v不变情况下，建立位置误差e在不同位置增益kl下与加速时间ta的数学关系φe1，公式表示为：

21、

22、式中，ae1，be1，ce1为常值参数，为计算位置误差e时关于kl和ta的回归函数；

23、在给定加速时间ta不变情况下，建立位置误差e在不同位置增益kl下与目标速度v的数学关系φe2，公式表示为：

24、

25、式中，ae2，be2，ce2为常值参数，为计算位置误差e时关于kl和v的回归函数；

26、综合得到位置误差e与工作参数的第二数学回归模型，表示为：

27、

28、式中，ce＝ce1+ce2为常值参数。

29、进一步的，所述采用自适应蝙蝠算法对第一和第二数学回归模型进行工作参数优化，得到手套机最优工作参数，包括：

30、s4.1、算法参数设计：将工作参数描述为蝙蝠个体bi，蝙蝠种群规模为n，且i＝1,2,…n；脉冲响度a的初始值为a0，脉冲速率r的初始值为r0，脉冲频率f的取值范围为[fmin,fmax]，fmin为最小频率脉冲，fmin为最大频率脉冲；设定算法优化最大迭代次数为tmax；

31、s4.2、种群初始化：对n个蝙蝠个体bi的值进行初始化设计，根据工作参数约束范围在d维空间中扩散分布得到一组初始种群；

32、s4.3、适应度计算：通过适应度函数sf计算出每只蝙蝠的适应度，并找出当前适应度函数最优蝙蝠个体bgbest：

33、sf＝ft+αfe；

34、其中，α表示位置误差模型fe约束的惩罚系数；

35、s4.4、蝙蝠个体更新：在当前迭代次数tc小于最大迭代次数tmax时，利用下式中的脉冲频率更新公式、飞行速度更新公式以及蝙蝠个体更新公式来更新蝙蝠的当前tc次迭代过程中速度的和个体

36、

37、式中，i表示种群个体，且i＝1,2,…n；fi表示蝙蝠个体bi的脉冲频率值，β为均匀分布的随机数，为随机惯性权重，和分别为的最小值和最大值，ψ∈[0,1]为随机数，ρ为大于1的调节因子，bgbest是所有蝙蝠群体中适应度函数最优的蝙蝠个体；

38、s4.5、蝙蝠个体寻优：在第tc次迭代过程中，基于最优蝙蝠个体bgbest随机搜索新的蝙蝠个体bi：

39、产生随机数rnum1∈[0,1]，判断是否成立，成立则根据脉冲响度计算蝙蝠个体bi的值为：

40、

41、式中，ε为[0,1]内分布的随机数，随后，产生随机数rnum2∈[0,1]，判断是否成立，且蝙蝠个体bi的适应度函数sf(bi)小于最优蝙蝠个体bgbest的适应度函数sf(bgbest)，即sf(bi)＜sf(bgbest)，则更新最优蝙蝠个体为bi，实现蝙蝠个体寻优；

42、同时，按照下式更新下一迭代过程中蝙蝠个体bi的脉冲响度和脉冲速率

43、

44、式中，μ和γ为常数，exp表示自然常数；

45、s4.6、求解蝙蝠个体全局最优值：计算所有蝙蝠个体的适应度函数值，并寻找适应度函数值最小的蝙蝠个体，即全局最优蝙蝠个体bgbest；

46、s4.7、算法终止条件判断：判断迭代次数是否到达最大迭代次数tmax，若满足，则停止迭代输出最优解；否则，跳转至s4.4进行下一轮迭代，直至满足终止条件，最终，可求解全局最优蝙蝠个体bgbest，即得到手套机最优工作参数。

47、本技术还提出了一种基于数据驱动的手套机针织效率优化装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，所述计算机指令被处理器执行时实现上述基于数据驱动的手套机针织效率优化方法的步骤。

48、本技术提出的一种基于数据驱动的手套机针织效率优化方法和装置，针对针织手套机生产效率优化问题，通过采集多台手套机在大量不同工作参数下的运行数据，建立基于多元非线性回归的位置误差与横移时间的数学描述关系模型；进而，采用自适应蝙蝠算法在位置误差模型约束下对横移时间进行系统参数优化设计，依据得到的最优参数对手套机主轴机头伺服器进行参数配置。本技术对手套机工作参数进行优化，提升了手套机生产效率。