基于级联森林的电阻点焊熔核直径预测算法

来源：计算机集成制造系统杂志2023年第7期北京时间：

作者：郭培金, 胡雯蔷, 朱钦淼, 王瑜辉

单位：1.华中科技大学软件学院2.华中科技大学机械科学与工程学院3.武汉数字化设计与制造创新中心有限公司

摘要：异质材料电阻点焊是非线性的复杂物理过程,焊接工艺参数与熔核直径的数学映射模型难以建立。鉴于此,提出结合自适应差分进化算法与级联森林进行电阻点焊熔核直径预测。考虑两层不等厚异质板材电阻点焊实验数据的特征,以材料的物理特性和化学成分表征材料信息,并将工艺和材料视为质量影响因素作为模型的输入特征;分别选择随机森林、XGBoost和LightGBM作为元学习器级联到传统级联森林中,利用自适应差分进化算法搜寻最优超参数确定级联结构,引入SHAP理论分析影响熔核直径的因素及其作用。实验结果表明,经超参数优化的级联森林模型在测试集上的R2、MSE分别为0.9480、0.0315,优于基线模型,同时确定了熔核直径的重要影响因素,为新材料焊接的工艺参数设计提供依据。

关键词：电阻点焊,级联森林,SHAP值,差分进化

基金资助：国家重点研发计划资助项目(2020YFB1710700)。