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龙图腾网获悉贵州大学;贵州贵材创新科技(集团)股份有限公司申请的专利一种基于数字孪生的铝型材挤压过程能耗优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119273220B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411335780.5，技术领域涉及：G06Q10/0639；该发明授权一种基于数字孪生的铝型材挤压过程能耗优化方法是由陈家兑;李世宣;何玲;刘丹;李衍雷;李衍蓓;熊沁茹设计研发完成，并于2024-09-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于数字孪生的铝型材挤压过程能耗优化方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于数字孪生的铝型材挤压过程能耗优化方法，通过构建铝型材挤压过程的数字孪生模型，设定挤压工艺参数的范围，将预设的工艺参数导入模型进行仿真，提取质量指标和能耗指标，并通过多目标优化算法对工艺参数进行优化；优化后的参数再次导入模型仿真，并比较优化前后的结果以判断是否达到最优。若产品质量合格且能耗达到最优，则应用优化参数于实际生产；否则，继续优化直至达成预定要求。通过数字孪生手段，降低人工反复多次物理实验才能找到铝型材挤压过程能耗最优的工艺参数的强度以及工作量，实现铝型材挤压过程的节能减排，同时提高企业的生产效率。

本发明授权一种基于数字孪生的铝型材挤压过程能耗优化方法在权利要求书中公布了：1.一种基于数字孪生的铝型材挤压过程能耗优化方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，构建铝型材挤压过程的数字孪生模型； 步骤2，设定铝型材挤压各工艺参数的范围，所述工艺参数包括挤压温度T、挤压速度V、液压系统压力Ph、电气系统功率Pe、模具几何形状G、原料特性参数M； 步骤3，将预设的铝型材挤压工艺参数导入数字孪生模型，对铝型材挤压成形过程进行模拟仿真，从数字孪生模型的仿真结果中提取质量指标数值QPi、能耗指标数值EPi； 步骤4，以步骤3获得的质量指标数值、能耗指标数值为约束，利用多目标优化算法对铝型材挤压工艺参数进行优化； 步骤5，将优化后的铝型材挤压工艺参数导入数字孪生模型，对铝型材挤压成形过程进行再次模拟仿真并提取质量指标数值、能耗指标数值； 步骤6，比较优化前后铝型材挤压工艺参数及产品质量指标，判断产品质量是否合格，能耗是否达到最优；产品质量合格，能耗达到最优，则将优化后的铝型材挤压工艺参数应用于实际生产，否则，将步骤5获得的质量指标数值、能耗指标数值作为约束，利用步骤4中所述的多目标优化算法对铝型材挤压工艺参数进行优化，并重复步骤5、6，直至产品质量合格，能耗达到最优； 所述的多目标优化算法为基于非支配排序、拥挤度距离计算策略和优胜劣汰选择策略的多策略改进的多目标粒子群优化算法，包括： 初始化粒子群，每个粒子代表一组铝型材挤压工艺参数组合Pi＝[Ti,Vi,Phi,Pei,Gi,Mi]，其中，Ti表示在第i个粒子所代表的参数组合中的挤压温度，Vi表示第i个粒子中所使用的挤压速度，Phi表示第i个粒子中液压系统的工作压力，Pei表示第i个粒子中电气系统的功率，Gi表示第i个粒子中的模具几何形状参数，Mi表示第i个粒子中使用的原料特性参数； 每个粒子的初始位置Xi和速度Vi随机生成，并满足工艺参数的上下限约束； 每次迭代中，使用数字孪生模型仿真计算每个粒子Pi的能耗EPi和质量指标QPi，每个粒子的适应度由其目标函数值决定； 粒子的位置和速度通过以下公式更新： 式中，为粒子i在第t次迭代时的速度， 为粒子i在第t次迭代时的位置， ω：惯性权重，范围在[0.4,0.9]，用于控制大范围搜索和局部优化之间的平衡， c1＝c2＝2.0：学习因子，c1控制个体对自身历史最佳位置的追随程度，c2控制个体对群体最佳位置的追随程度， r1、r2：随机数，范围在[0,1]， Pbest：粒子i的历史最优位置， Gbest：所有粒子中最优位置； 对于每个粒子群，基于能耗和质量的双目标进行非支配排序，粒子支配关系满足条件：如果粒子Pi在所有目标上不差于Pj，并且在至少一个目标上优于Pj，则Pi支配Pj，即： Pi支配且QPi≥Qmin或EPiEPj且QPiQPj 对于每个粒子Pi，计算它被其他粒子支配的数量ni: 其中，Ⅱ是指示函数，当Pj支配Pi时，Ⅱ＝1，否则Ⅱ＝0； 支配数为0的粒子形成第一层非支配解，将这些解从粒子集中移除，继续计算剩余粒子的支配数，形成第二层非支配解，重复此过程直至所有粒子分类完成； 计算每个粒子在非支配层中的拥挤度距离，保证多样性； 根据非支配排序和拥挤度距离选择粒子进入下一代，优先选择低能耗且满足质量约束的解； 对每个非支配层，先选择拥挤度距离大的解，以增加解的多样性，若解集中解数目超出要求，通过比较能耗值优先选择能耗较低的解； 基于收敛条件判断优化过程是否完成，并输出最优的铝型材挤压工艺参数。

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