本發(fā)明涉及鋼鐵設(shè)計(jì)，尤其涉及一種鋼種設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、鋼已成為現(xiàn)代化社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而隨著鋼材應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，現(xiàn)有鋼種已無法滿足部分應(yīng)用場(chǎng)景的需求，越來越多的客戶對(duì)鋼材的性能和特質(zhì)提出了新要求。這也使得部分鋼鐵企業(yè)面臨小批量、多品種的鋼材生產(chǎn)現(xiàn)狀，給鋼鐵企業(yè)帶來了極大的挑戰(zhàn)，鋼鐵企業(yè)亟需通過不斷進(jìn)行鋼種設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

2、傳統(tǒng)的鋼種設(shè)計(jì)方法主要依賴于“試錯(cuò)”和“經(jīng)驗(yàn)”的試驗(yàn)方法，即通過初步設(shè)計(jì)、調(diào)整參數(shù)以及反復(fù)試驗(yàn)，以完成鋼種設(shè)計(jì)。然而，此種方法設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，且試驗(yàn)成本較高，實(shí)施較為不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種鋼種設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鋼種設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)、試驗(yàn)成本較高，且實(shí)施較為不便的問題。

2、本發(fā)明提供的一種鋼種設(shè)計(jì)方法，所述方法包括：獲取待設(shè)計(jì)鋼種的力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，以及所述待設(shè)計(jì)鋼種的目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值；

3、將所述目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值輸入預(yù)先訓(xùn)練好的力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行力學(xué)性能預(yù)測(cè)，得到力學(xué)性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)結(jié)果；

4、根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)函數(shù)、所述預(yù)測(cè)結(jié)果，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，對(duì)所述目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值進(jìn)行迭代優(yōu)化，以得到所述目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值，以及與所述最終取值相對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能最終值，所述力學(xué)性能最終值指通過將所述目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值輸入所述力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型得到的預(yù)測(cè)結(jié)果。

5、于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述待設(shè)計(jì)鋼種的力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值為預(yù)設(shè)值，獲取所述待設(shè)計(jì)鋼種的目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值的步驟包括：

6、獲取多個(gè)關(guān)聯(lián)鋼種的歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，所述關(guān)聯(lián)鋼種指與所述待設(shè)計(jì)鋼種同類型的鋼種，所述歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括：目標(biāo)工藝參數(shù)的歷史取值，以及性能檢化驗(yàn)結(jié)果；

7、將與所述目標(biāo)值差距最小的性能檢化驗(yàn)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)鋼種確定為基礎(chǔ)鋼種；

8、對(duì)所述基礎(chǔ)鋼種的目標(biāo)工藝參數(shù)的全部歷史取值進(jìn)行平均處理，以得到所述待設(shè)計(jì)鋼種的目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值。

9、于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練步驟包括：

10、獲取多個(gè)關(guān)聯(lián)鋼種的歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，所述關(guān)聯(lián)鋼種指與所述待設(shè)計(jì)鋼種同類型的鋼種，所述歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括：目標(biāo)工藝參數(shù)的歷史取值，以及性能檢化驗(yàn)結(jié)果；

11、對(duì)所述歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理數(shù)據(jù)，其中，對(duì)所述歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理包括去除空值、異常值以及離群值；

12、對(duì)所述預(yù)處理數(shù)據(jù)中目標(biāo)工藝參數(shù)的歷史取值進(jìn)行特征篩選，得到待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，其中，所述特征篩選包括方差篩選、共線性篩選和貢獻(xiàn)度篩選；

13、將所述待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)輸入所述力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行力學(xué)性能預(yù)測(cè)，得到力學(xué)性能預(yù)測(cè)結(jié)果；

14、根據(jù)所述力學(xué)性能預(yù)測(cè)結(jié)果與所述預(yù)處理數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的性能檢化驗(yàn)結(jié)果之間的差距，對(duì)所述力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練。

15、于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述目標(biāo)工藝參數(shù)包括預(yù)設(shè)的普通工藝參數(shù)和關(guān)鍵工藝參數(shù)，所述預(yù)測(cè)結(jié)果包括所述待設(shè)計(jì)鋼種的多個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)值；

16、根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)函數(shù)、所述預(yù)測(cè)結(jié)果，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，對(duì)所述目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值進(jìn)行迭代優(yōu)化，以得到所述目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值，以及與所述最終取值相對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能最終值的步驟包括：

17、根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)函數(shù)、所述預(yù)測(cè)結(jié)果，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，對(duì)所述關(guān)鍵工藝參數(shù)的初始取值進(jìn)行迭代優(yōu)化，并保持所述普通工藝參數(shù)的取值不變，以得到全部所述目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值，以及與所述最終取值相對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能最終值。

18、于本發(fā)明一實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)函數(shù)、所述預(yù)測(cè)結(jié)果，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，對(duì)所述關(guān)鍵工藝參數(shù)的初始取值進(jìn)行迭代優(yōu)化的步驟包括：

19、在所述預(yù)測(cè)結(jié)果與所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值之間存在差距，且當(dāng)前的累計(jì)迭代次數(shù)小于預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)閾值的情況下，獲取所述關(guān)鍵工藝參數(shù)的初始取值，所述累計(jì)迭代次數(shù)指對(duì)目標(biāo)工藝參數(shù)的取值的迭代次數(shù)；

20、將所述關(guān)鍵工藝參數(shù)確定為果蠅，基于所述關(guān)鍵工藝參數(shù)的初始取值，確定每只果蠅在預(yù)設(shè)的空間坐標(biāo)系中的初始位置；

21、對(duì)每只果蠅進(jìn)行多次隨機(jī)飛行，得到多組果蠅位置信息，果蠅位置信息包括每只果蠅隨機(jī)飛行后的目標(biāo)位置，其中，每次隨機(jī)飛行均控制果蠅從初始位置隨機(jī)飛行預(yù)設(shè)距離；

22、獲取所述目標(biāo)位置到所述空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)的目標(biāo)距離，將所述目標(biāo)距離的倒數(shù)確定為當(dāng)前所述關(guān)鍵工藝參數(shù)的新的取值；

23、將全部所述關(guān)鍵工藝參數(shù)的新的取值，以及普通工藝參數(shù)的初始取值輸入所述力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行力學(xué)性能預(yù)測(cè)，得到新預(yù)測(cè)結(jié)果；

24、根據(jù)所述新預(yù)測(cè)結(jié)果、所述目標(biāo)函數(shù)，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，完成對(duì)所述關(guān)鍵工藝參數(shù)的初始取值的迭代優(yōu)化。

25、于本發(fā)明一實(shí)施例中，根據(jù)所述新預(yù)測(cè)結(jié)果、所述目標(biāo)函數(shù)，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，完成對(duì)所述關(guān)鍵工藝參數(shù)的初始取值的迭代優(yōu)化的步驟包括：

26、根據(jù)所述新預(yù)測(cè)結(jié)果、所述目標(biāo)函數(shù)，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，得到每組果蠅位置信息各自對(duì)應(yīng)的味道濃度值；

27、確定多個(gè)味道濃度值中的最大值，將所述最大值對(duì)應(yīng)的果蠅位置信息確定為下一代果蠅種群的初始位置，基于下一代果蠅種群的初始位置，重復(fù)進(jìn)行隨機(jī)飛行、關(guān)鍵工藝參數(shù)取值更新、力學(xué)性能預(yù)測(cè)、味道濃度值獲取與篩選的步驟，直至累計(jì)迭代次數(shù)達(dá)到所述迭代次數(shù)閾值；

28、若累計(jì)迭代次數(shù)達(dá)到所述迭代次數(shù)閾值，則將目標(biāo)工藝參數(shù)當(dāng)前的取值確定為所述目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值，并將所述目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)結(jié)果確定為所述力學(xué)性能最終值。

29、于本發(fā)明一實(shí)施例中，根據(jù)所述新預(yù)測(cè)結(jié)果、所述目標(biāo)函數(shù)，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，得到每組果蠅位置信息各自對(duì)應(yīng)的味道濃度值的數(shù)學(xué)表達(dá)為：

30、

31、其中，f(α,β,γ……)表示味道濃度值，(α,β,γ……)表示多個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)的取值，min表示最小化，k表示力學(xué)性能指標(biāo)的數(shù)量，wj表示預(yù)設(shè)的第j個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)的重要系數(shù)，x表示目標(biāo)工藝參數(shù)中的普通工藝參數(shù)，y表示目標(biāo)工藝參數(shù)中的關(guān)鍵工藝參數(shù)，fj(x,y)表示力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型根據(jù)輸入的x和y的取值預(yù)測(cè)出的預(yù)測(cè)結(jié)果，表示第j個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值。

32、本發(fā)明還提供了一種鋼種設(shè)計(jì)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：初始數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取待設(shè)計(jì)鋼種的力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，以及所述待設(shè)計(jì)鋼種的目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值；

33、力學(xué)性能預(yù)測(cè)模塊，用于將所述目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值輸入預(yù)先訓(xùn)練好的力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行力學(xué)性能預(yù)測(cè)，得到力學(xué)性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)結(jié)果；

34、鋼種設(shè)計(jì)模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)函數(shù)、所述預(yù)測(cè)結(jié)果，以及所述力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，對(duì)所述目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值進(jìn)行迭代優(yōu)化，以得到所述目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值，以及與所述最終取值相對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能最終值，所述力學(xué)性能最終值指通過將所述目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值輸入所述力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型得到的預(yù)測(cè)結(jié)果。

35、本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括處理器、存儲(chǔ)器和通信總線；所述通信總線用于將所述處理器和存儲(chǔ)器連接；所述處理器用于執(zhí)行所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以實(shí)現(xiàn)如上述中任一項(xiàng)實(shí)施例提供的方法。

36、本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如上述任一項(xiàng)實(shí)施例提供的方法。

37、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出的鋼種設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，該方法通過獲取待設(shè)計(jì)鋼種的力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，以及待設(shè)計(jì)鋼種的目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值；將目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值輸入預(yù)先訓(xùn)練好的力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行力學(xué)性能預(yù)測(cè)，得到力學(xué)性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)結(jié)果；根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)函數(shù)、預(yù)測(cè)結(jié)果，以及力學(xué)性能指標(biāo)的目標(biāo)值，對(duì)目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值進(jìn)行迭代優(yōu)化，以得到目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值，以及與最終取值相對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能最終值，力學(xué)性能最終值指通過將目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值輸入力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型得到的預(yù)測(cè)結(jié)果；該方法能夠較快得到鋼種設(shè)計(jì)結(jié)果，即待設(shè)計(jì)鋼種的目標(biāo)工藝參數(shù)的最終取值，以及與最終取值相對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能最終值，設(shè)計(jì)效率較高，大幅縮短鋼種設(shè)計(jì)周期，降低試驗(yàn)成本，自動(dòng)化程度較高，且通過對(duì)目標(biāo)工藝參數(shù)的初始取值進(jìn)行迭代優(yōu)化，能夠使得優(yōu)化后的目標(biāo)工藝參數(shù)的取值對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)逐漸逼近對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值，從而有效提高設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度。