Improved bat algorithm for roundness error evaluation problem

Guowen Li; Ying Xu; Chengbin Chang; Sainan Wang; Qian Zhang; Dong An; Guowen Li; Ying Xu; Chengbin Chang; Sainan Wang; Qian Zhang; Dong An

doi:10.3934/mbe.2022437

数学生物科学与工程

2022,第19卷, 第9版: 9388-9411. 数字对象标识：10.3934/月2022437

研究文章

圆度误差评定问题的改进bat算法

1
沈阳建筑大学机械工程学院，沈阳110168
2
广东工业大学机电工程学院，广东510006

学术编辑：黄晓东

收到：2022年5月11日 修订过的：2022年6月10日 认可的：2022年6月19日 出版：2022年6月27日

在精密轴孔类零件的生产和加工中，刀具的磨损、机床颤振和润滑不足会导致其圆度发生变化，进而影响相关产品的整体性能。为了提高圆度误差评定的准确性，将Bat算法应用于圆度误差的评定。提出了一种改进的bat算法（IBA），以克服原算法缺乏变分机制的缺陷，这种缺陷容易导致BA陷入局部极值并导致早熟收敛。首先，将logistic混沌初始化应用于初始解的生成，以增强种群的变化机制，提高解的质量；其次，在BA中加入正弦控制因子来控制迭代过程中的非线性惯性权重，并动态调整算法的全局搜索和局部搜索之间的平衡，以提高算法的寻优精度和稳定性。最后，将麻雀搜索算法（SSA）集成到BA中，利用探险家蝙蝠进行大范围搜索的能力，使算法能够跳出局部极值，提高算法的收敛速度。在八个基准函数上与经典的元启发式算法进行了性能测试，结果表明，IBA在求解精度、收敛速度和稳定性方面明显优于其他算法。仿真和实例验证表明，当采样点较多或较少时，IBA可以快速找到最小包含区域的中心，获得的圆度误差值比其他算法更准确，验证了IBA评估圆度误差的可行性和有效性。
- bat算法,
- 圆度误差,
- 收敛速度,
- 解决方案准确性
引用：李国文，徐颖，张成斌，王赛楠，张倩，董安.圆度误差评定问题的改进bat算法[J]。数学生物科学与工程，2022，19（9）：9388-9411。doi:10.3934/mbe.2022437

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摘要

在精密轴孔类零件的生产和加工中，刀具的磨损、机床颤振和润滑不足会导致其圆度发生变化，进而影响相关产品的整体性能。为了提高圆度误差评定的准确性，将Bat算法应用于圆度误差的评定。提出了一种改进的bat算法（IBA），以抵消原来缺乏变分机制的问题，因为变分机制容易导致BA陷入局部极值并导致过早收敛。首先，将logistic混沌初始化应用于初始解的生成，以增强种群的变化机制，提高解的质量；其次，在迭代过程中，在BA中加入正弦控制因子来控制非线性惯性权重，并动态调整算法的全局搜索和局部搜索之间的平衡，以提高算法的寻优精度和稳定性。最后，将麻雀搜索算法（SSA）集成到BA中，利用探险家蝙蝠进行大范围搜索的能力，使算法能够跳出局部极值，提高算法的收敛速度。在八个基准函数上与经典的元启发式算法进行了性能测试，结果表明，IBA在求解精度、收敛速度和稳定性方面明显优于其他算法。仿真和实例验证表明，当采样点较多或较少时，IBA可以快速找到最小包含区域的中心，获得的圆度误差值比其他算法更准确，验证了IBA评估圆度误差的可行性和有效性。

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