陶瓷坯料配方优化系统的设计与实现

摘要

在众多的陶瓷生产工艺过程中，陶瓷配方发挥了极其重要的作用，如果配方计算不准确，将影响到整个陶瓷制品的质量。由于陶瓷具有复杂的物理性能和化学工艺，采用传统经验配方已经不能满足实际的需求，同时采用何种方法进行配方，以及如何高效率的配方，都是急需解决的问题。
　　 为了加速陶瓷产业链的发展，提高客户在陶瓷配方方面的效率，本文采用六种优化算法对陶瓷坯料进行配方，并设计了一套功能强大的配方软件。主要研究内容如下：
　　 (1)首先分析了优化设计方面的理论基础，在熟悉了陶瓷标准坯料和所用原料的物理性能和化学组成以后，建立了陶瓷坯料配方优化模型，并分别采用遗传算法和复合形法进行了配方。
　　 (2)针对遗传算法计算中出现早熟现象、运行效率低、局部搜索能力差等问题，从种群设定、确定编码方式、增加罚函数、选择操作算子等方面进行了改进；针对复合形法对全局搜索域信息了解不够以及算法运算效率低等问题，采用了边界构造复合形初始点和好点策略，并分别进行了配方计算，都使配方结果精度提高了很多。
　　 (3)通过实验计算，发现改进后算法的配方精度离目标中的结果还有一定差距，所以将遗传算法和复合形法相结合。针对混合算法只是简单的将遗传算法计算的结果直接作为复合形法的初始值参与运算，对混合算法又进行了改进，首先从遗传算法选择出适应度高的个体参与复合形法计算，把计算结果替换掉原来遗传算法中的个体，并参与遗传算法以后的操作，当遗传结果运算完以后再次作为复合形法的初始解参与复合形法计算。同时在遗传算法运算过程中加入了移民策略和随进化代数变换的交叉变异率。
　　 最终将所有算法的配方结果比较，证明了改进混合遗传算法为配方精度最高的算法。本文将具有全局搜索的遗传算法和具有局部搜索的复合形法完美的结合起来应用到陶瓷坯料配方中，找到了配方最高精度的算法，为以后的陶瓷坯料配方提供了重要的参考依据。本文采用B/S架构设计了陶瓷坯料配方优化系统，整个系统贯穿了软件工程的设计思想，前台采用C＃语言设计编码，后台采用了SQL SERVER2005作为数据库。系统整体设计美观大方实用，完全可以借鉴到相关的配方领域中去。