Розв’язання задачі структурної оптимізації конструкції фрези на основі мультиагентного підходу

Autor: Anosov, V. L., Bohdanova, L. M., Kolodyazhnyi, V. M., Litovka, V. D.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Journal of Mechanical Engineering; Том 22, № 1 (2019); 53-59
Проблемы машиностроения; Том 22, № 1 (2019); 53-59
Проблеми машинобудування; Том 22, № 1 (2019); 53-59
ISSN: 0131-2928
2411-0779
Popis: This article proposes a decision support system project to find the optimal milling cutter design. At the preliminary design stage, morphological analysis is used. It allows us to find and systematize all possible milling cutter structures with the necessary functional purpose. To automate the design formation process, an algorithm based on a resolution method is applied, with the algorithm using the logic of first-order predicates. An enumeration of possible states and assembly of a milling cutter structure from ready-made elements are carried out. It is expedient to describe this algorithm in terms of logical operations. It consists in a deductive derivation of the sentence of the form: "There are dimensional parameters x1,...,xn and forces such that a constructive solution satisfying the given properties P (x1...,xn) is deduced from a set of possible connections "x1... "xn (K1(x1,...,xn)Ù... ÙKn(x1,...,xn) Þ В(x1,...,xn)), which denote dimensional, force and other real connections that arise between the parts of real structures." The condition for the transition from the specific parts to the logic of first-order predicates is the capability of a certain part (for example, plate P) to function in real conditions if and only if there is a set of fixing forces f1, f2, ..., fn that are applied at points x1,x2,...,хn. The basic effectiveness parameters of milling cutter design are: reliability, productivity, and energy efficiency that are set as objective functions. They also take into account the static and dynamic design characteristics. The variable parameters are the geometric shape and dimensional parameters of a milling cutter. For each variant of the geometric form, a 3D model of the milling cutter is constructed and its static and dynamic characteristics are calculated. These parameters are then included in the objective functions. Optimization is carried out on the basis of the gradient descent method. The optimal design is chosen with the interaction of intelligent agents. In this case, the milling cutter design provides the best ratio of the objective functions. The architecture of the system is based on the integration of CAD/CAE systems with a multi-agent system (MAS). The search for a solution is carried out automatically as a result of the interaction of independent task-oriented software agents. To build MAS, we use the Java Jade library in the NetBean development environment. The considered approach allows us to reduce the time expenditures in designing or choosing the design of a metal cutting tool.
Приведен проект системы поддержки принятия решений для поиска оптимальной конструкции фрезы. На стадии предварительного проектирования используется морфологический анализ. Он позволяет найти и систематизировать все возможные структуры фрезы с необходимым функциональным назначением. Для автоматизации процесса формирования конструкции применяется алгоритм, основанный на методе резолюций, использующий логику предикатов первого порядка. Производится перебор возможных состояний и сборка конструкции фрезы из готовых элементов. Этот алгоритм целесообразно описывать в терминах логических операций. Он состоит в дедуктивном выводе предложения вида: "Существуют размерные параметры x1,...,xn и силы, такие, что конструктивное решение, удовлетворяющее заданным свойствам П(x1...,xn), выводится из набора возможных связей "x1... "xn (K1(x1,...,xn)Ù... ÙKn(x1,...,xn) Þ В(x1,...,xn)), какие обозначают размерные, силовые и другие реальные связи, что возникают между деталями реальных конструкций". Переходом от конкретных деталей к логике предикатов первого порядка является условие, что некоторая деталь (например пластина П) может функционировать в реальных условиях тогда и только тогда, когда существует совокупность фиксирующих ее сил f1, f2,..,fn, которые приложены в точках x1,x2,...,хn. Основными параметрами эффективности конструкции фрезы приняты: надежность, продуктивность, энергоэффективность, заданные как целевые функции. Они учитывают также статические и динамические характеристики конструкции. Переменными показателями являются геометрическая форма и размерные параметры фрезы. Для каждого варианта геометрической формы проводится построение 3D-модели фрезы и расчет ее статических и динамических характеристик. Далее эти параметры включаются в целевые функции. Оптимизация осуществляется на основе метода градиентного спуска. Выбор оптимальной конструкции осуществляется при взаимодействии интеллектуальных агентов. При этом конструкция фрезы обеспечивает наилучшее соотношение целевых функций. Архитектура системы построена на интеграции CAD/CAE-систем с мультиагентной системой (МАС). Поиск решения осуществляется автоматически в результате взаимодействия самостоятельных целенаправленных программных модулей – агентов. В данной работе для построения МАС используется библиотека Jade языка Java в среде разработки NetBean. Рассмотренный подход позволяет уменьшить расходы времени при проектировании или выборе конструкции металлорежущего инструмента.
Наведений проект системи підтримки прийняття рішень для пошуку оптимальної конструкції фрези. На стадії попереднього проектування використовується морфологічний аналіз. Він дозволяє знайти і систематизувати усі можливі структури фрези з необхідним функціональним призначенням. Для автоматизації процесу формування конструкції застосовується алгоритм, що ґрунтується на методі резолюцій, який використовує логіку предикатів першого порядку. Робиться перебір можливих станів і складання конструкції фрези з готових елементів. Цей алгоритм доцільно описувати в термінах логічних операцій. Він полягає в дедуктивному виведенні пропозиції вигляду: «Існують розмірні параметри x1, ..., xn і сили, такі, що конструктивне рішення, яке задовольняє задані властивості П(x1, ..., xn) виводитися з набору можливих зв'язків "x1... "xn (K1(x1, ..., xn)Ù... ÙKn(x1, ..., xn) Þ В(x1, ..., xn)), які означають розмірні, силові та інші реальні зв'язки, що виникають між деталями реальних конструкцій». Переходом від конкретних деталей до логіки предикатів першого порядку є положення, що деяка деталь (наприклад пластина П) може функціонувати в реальних умовах тоді і тільки тоді, коли існує сукупність сил, f1, f2, …, fn, що її фіксують, які прикладені в точках x1, x2, ..., хn. Основними параметрами ефективності конструкції фрези прийняті: надійність, продуктивність, енергоефективність, задані як цільові функції. Вони враховують також статичні та динамічні характеристики конструкції. Змінними показниками є геометрична форма і розмірні параметри фрези. Для кожного варіанта геометричної форми проводиться побудова 3D-моделі фрези і розрахунок її статичних і динамічних характеристик. Далі ці параметри включаються в цільові функції. Оптимізація здійснюється на основі методу градієнтного спуску. Вибір оптимальної конструкції здійснюється за взаємодії інтелектуальних агентів. Водночас конструкція фрези забезпечує найкраще співвідношення цільових функцій. Архітектура системи побудована на інтеграції CAD/CAE-систем з мультиагентною системою (МАС). Пошук рішення здійснюється автоматично в результаті взаємодії самостійних цілеспрямованих програмних модулів – агентів. У цій роботі для побудови МАС використовується бібліотека Jade мови Java в середовищі розробки NetBean. Розглянутий підхід дозволяє зменшити витрати часу під час проектування або вибору конструкції металорізального інструменту.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: