代理模型辅助策略下的激光熔覆参数优化.pdf

摘要

激光熔覆技术凭借其快速高效、加工自由度高、材料利用率高等优势在诸多领

域备受企业瞩目。然而，当前研究多聚焦于单道熔覆过程，对激光熔覆多道搭接工

艺的研究尚显不足。考虑到多道搭接熔覆过程中涉及多个相互制约、相互影响的参

数，对熔覆质量具有重要影响，为提高优化效率，本研究提出一种代理模型辅助优

化算法——IKrJaya优化算法，其中该算法包含基于约束加点的Kriging和IMOJaya

算法两部分，从而高效实现激光熔覆多道搭接工艺参数的优化。

首先，本文构建了一种基于约束加点的Kriging模型，利用三个核心约束条件：

样本筛选法则、区域差异性度量和差异聚焦加点法则对模型进行改进，解决了经典

Kriging模型在拟合多道搭接工艺参数与性能参数间关系时面临的精度和效率挑战。

在样本筛选法则中，采用近邻传播聚类（AffinityPropagationclustering，AP）算法

进行自适应划分，并根据样本相对曼哈顿距离来剔除冗余样本；而区域差异性度量

方法和差异聚焦加点法则通过计算各区域的超体积和Pearson相关系数，识别出关

键区域，并结合区域聚焦程度、最大期望改善策略（ExpectedImprovement，EI）

和可行性概率（ProbabilityofFeasibility，PoF），来定义加点指标，从而确保新添

加的样本点的精确性和有效性，使其更符合实际工艺参数分布。

其次，针对激光熔覆多道搭接过程中不同阶段的优化需求，本研究进一步提出

了一种改进的多目标Jaya算法（ImprovedMulti-objectiveJayaalgorithm，IMOJaya）。

该算法结合非支配排序、拥挤度距离、混合分布随机数和自适应更新策略，能够根

据种群分布和有哪些信誉好的足球投注网站进度动态调整有哪些信誉好的足球投注网站方向和步长，从而在全局有哪些信誉好的足球投注网站与局部有哪些信誉好的足球投注网站之

间实现平衡，从而提升工艺参数优化的效率和解的质量。

最后，通过激光熔覆多道搭接的工艺参数优化实例研究，验证了IKrJaya优化

算法的有效性和优越性。实验结果表明，该算法能够准确、高效地找到最优工艺参

数组合，这些参数在实际应用中能够显著提高熔覆层的表面平整度、熔覆效率等性

能参数，从而有效提高了熔覆层的质量，为相关制造企业解决激光熔覆工艺过程中

工艺参数优化问题提供借鉴和参考意义。

关键词：激光熔覆，Kriging模型，样本筛选，区域差异性，Jaya算法

Optimizationoflasercladdingparametersundertheassistant

strategyofproxymodel

Abstract

Lasercladdingtechnologyhasattractedtheattentionofenterprisesinmanyfields

becauseofitsadvantagesofhighspeed,highefficiency,highmachiningfreedomand

highmaterialutilizationrate.However,thecurrentresearchfocusesonthesingle-pass

claddingprocess,andtheresearchonlasercladdingmulti-passlaptechnologyisstill

insufficient.Consideringthatthemulti-passlapcladdingprocessinvolvesmany

parameterswhicharemutuallyrestrictedandinfluenced,ithasanimportantinfluenceon

thecladdingquality.Inordertoimprovetheoptimizationefficiency,thisstudyproposes

aproxymodel-aidedoptimizationalgorithm-IKrJayao