機(jī)械切削加工系統(tǒng)低碳運(yùn)行優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用.pdf

1、制造業(yè)是全球資源的主要消耗者，也是廢棄物的主要排放者，給資源消耗和生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。本文從機(jī)械切削加工系統(tǒng)的低碳運(yùn)行優(yōu)化出發(fā)，深入研究了機(jī)械切削加工系統(tǒng)的碳排放計(jì)算模型、面向高效低碳的切削參數(shù)優(yōu)化和柔性作業(yè)車間調(diào)度問題。該研究對(duì)提高機(jī)械切削加工系統(tǒng)的能量使用效率，降低碳排放強(qiáng)度，提高運(yùn)行效率，具有良好的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義。
　　機(jī)械切削加工系統(tǒng)的切削過程形式多樣，切削時(shí)功率成分復(fù)雜、影響因素多，造成切削過程的碳排放計(jì)算困難

2、。在機(jī)械切削加工系統(tǒng)碳排放計(jì)算模型的研究中，基于碳排放來源多樣和切削過程呈周期性變化等特點(diǎn)，將切削過程分解為多個(gè)狀態(tài)，基于正交表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并利用材料去除率來計(jì)算切削過程能耗，建立了一種基于回歸分析的機(jī)械切削加工系統(tǒng)碳排放計(jì)算模型。
　　實(shí)際應(yīng)用中，切削參數(shù)一般是憑借經(jīng)驗(yàn)或者參考加工手冊(cè)來確定。此外，機(jī)械切削加工系統(tǒng)切削過程的碳排放指標(biāo)缺少準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。在面向高效低碳的切削參數(shù)優(yōu)化研究中，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了單道切削過程和多道切削

3、過程的加工時(shí)間、碳排放和加工成本等指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，并考慮實(shí)際切削過程的約束條件。鑒于優(yōu)化算法存在“沒有免費(fèi)午餐”的理論，設(shè)計(jì)了一種用于多目標(biāo)連續(xù)優(yōu)化問題的基于自適應(yīng)教師因子的多教師教與學(xué)優(yōu)化算法，用于國(guó)際經(jīng)典多目標(biāo)優(yōu)化問題，其結(jié)果要優(yōu)于當(dāng)前具有代表性的算法。設(shè)計(jì)了一種基于實(shí)驗(yàn)和教與學(xué)優(yōu)化算法的多目標(biāo)切削參數(shù)優(yōu)化框架，應(yīng)用于切削過程優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了切削參數(shù)高效低碳優(yōu)化。
　　作業(yè)車間調(diào)度問題屬于典型的NP-hard優(yōu)化問題，即使是當(dāng)

4、前最先進(jìn)的優(yōu)化算法也很難得到其最優(yōu)解，其中柔性作業(yè)車間調(diào)度問題考慮了工序可在不同的機(jī)器上加工的情況。低碳制造是在不降低生產(chǎn)效率的前提下降低制造過程的碳排放強(qiáng)度，對(duì)高效調(diào)度和低碳調(diào)度都提出了更高的要求。在面向高效低碳的柔性作業(yè)車間問題研究中，建立了面向高效低碳的切削參數(shù)優(yōu)化和柔性作業(yè)車間調(diào)度集成問題的數(shù)學(xué)模型，提出了延遲加工策略、重啟機(jī)器策略和兩階段優(yōu)化策略等三種低碳調(diào)度策略，以總完工時(shí)間和碳排放為優(yōu)化目標(biāo)，應(yīng)用一種基于最大位置值規(guī)則的離