产品设计中多响应优化方法的比较研究

文章对目前产品设计中多响应优化方法进行了分析和总结,并用几种主要方法(距离法,满意度函数法,主成分分析法和概率法)对轮壳实验进行了分析,比较了各种方法的优缺点,并指出概率法是处理多响应优化设计问题的一个较好的方法.     

基于综合满意度函数的超声滚挤压加工参数优化

为提高轴承套圈表层性能，以42CrMo为研究对象，以表面粗糙度、残余应力及加工硬化程度为优化目标，以转速、进给速度、振幅和静压力为主要加工参数，进行了超声滚挤压正交试验。基于传统响应曲面函数，引入了熵权理论和满意度函数，构建了改进的响应曲面-满意度函数模型。通过降阶梯度法对模型进行优化得到最优加工参数组合，并与传统响应曲面优化结果进行金相组织对比分析。结果表明，改进的响应曲面-满意度函数的表层性能的综合满意度分别为0.75299、0.53618和0.74813,表明建立的模型稳健可靠。最优加工参数水平为转速355 r·min^-1,进给速度24 mm·min^-1,振幅24μm,静压力150 N。采用改进响应曲面-满意度函数优化参数加工的表面粗糙度降低、残余应力和硬度提高，表面晶粒细化程度较为明显，证明了优化结果的精确性。     

冷滚打花键表层加工硬化双响应曲面-满意度函数的优化分析

为提高花键冷滚打成形表面层物理力学性能,筛选了影响冷滚打花键表面层性能最优的冷滚打工艺参数。以渐开线花键为研究对象,以冷滚打转速和进给速度为主要加工工艺参数,以冷滚打花键分度圆处表层加工硬化程度为优化目标,引入熵权理论和满意度函数法进行传统响应曲面函数的改进,构建改进双响应曲面-满意度函数模型。运用广义降阶梯度法对建立的模型进行优化,并对改进双响应曲面-满意度函数法和传统响应曲面法优化结果分别进行冷滚打花键试验验证和花键表层金相组织对比分析。结果表明:改进双响应曲面-满意度函数模型的综合满意度为0.87384,表明所建立模型稳健性合理可靠;优化的加工工艺参数为冷滚打转速1428 r·mm~(-1),进给速度为42 mm·min~(-1),对应的加工硬化程度为148.71%;改进双响应曲面-满意度函数模型的优化参数比传统响应曲面的优化参数所加工的花键表层加工硬化程度高,表明改进双响应曲面-满意度函数模型优化结果较精确。     

基于响应面法的印制电子喷印机结构多目标优化设计

以印制电子喷印机的结构为研究对象,基于ANSYS Workbench平台,对其进行动态特性分析。针对喷印机结构过重问题,在保证结构具有良好动态特性的前提下,结合响应面法与多目标遗传算法,对喷印机的结构参数进行了多目标优化设计。结果表明:基于响应面法和多目标遗传算法,能快速有效地获得喷印机结构优化设计问题的最优解,为产品结构的多目标优化提供了参考。     

实验设计及kriging响应面在优化设计中的应用

为了减轻结构自重,需对结构进行优化设计。而复杂工程优化问题中,设计变量多且多属于非线性问题,所以对工程优化问题存在着计算时间长、优化效率低且准确性难以判断等特点。将代理模型引入在优化设计中,并通过实验设计方法得到实验设计点,根据实验设计点建立Kriging响应面,对Kriging响应面模型进行优化设计。得出该方法对结构优化设计有很显著的效果。最后以门式起重机主梁为例,建立对应的Kriging响应面进行优化设计,使用该方法优化后,其门式起重机主梁自重减轻了20%,并采用有限元方法验证了结果的准确性。对研究轻量化设计有着重要的参考及借鉴意义。     

基于响应面法与灰狼优化算法的壳体拉深成形模具优化设计

为解决壳体拉深成形模具优化设计的实际问题，提出一种基于响应面法和灰狼优化算法的优化凹模尺寸参数的优化方法。以模口圆角半径R_a、中间带直径D_m、入模角α和定径带宽度B为设计变量，采用中心复合设计进行实验安排，以壳体的外径、高度、中心底厚及口部不平整度作为优化指标，并联合运用灰色关联分析法和熵权法，构建设计变量与优化指标之间的响应面模型，最后借助灰狼优化算法对预测模型进行寻优。最优凹模尺寸参数组合为：R_a=12 mm,D_m=Φ19.3 mm,α=20°和B=1.4 mm。采用优化后的凹模尺寸参数进行模拟验证和工艺实验，结果显示壳体所有尺寸指标均满足设计要求。     

基于满意度函数的强力旋压壁厚偏差稳健设计优化

为提高强力旋压筒体成形质量的稳定性、得到整体尺寸精度更稳定的旋压筒体,在Simufact.forming有限元软件中进行强力旋压数值模拟,选择30Cr3高强度钢作为旋压材料,筛选优化工艺参数为减薄率、进给速率与轴向错距,并以旋压筒体壁厚偏差为优化目标。通过引入熵权理论对传统的双响应曲面进行改进,设计了一种更优的满意度函数对强力旋压筒体壁厚偏差进行稳健优化设计。应用GRG法对得到的满意度函数进行求解,得到壁厚稳定的强力旋压优化参数。结果表明:减薄率为57.8%、进给速率为1.232 mm·s^-1、轴向错距为3.57 mm时,得到的旋压筒体壁厚偏差均值为0.051 mm、标准差为0.0172 mm,得到的满意度函数值为0.8218,此时旋压筒体的壁厚更接近名义值,整体壁厚也更均匀。在对有限元仿真的试验验证中,其相对误差较小、可靠性表现良好,对旋压成形工艺有较大的指导意义。     

基于QFD的行星减速器优化设计目标函数建立方法

针对多目标优化设计中目标函数加权系数的选取问题,结合NGW型行星减速器的优化设计,提出了一种基于QFD的多目标优化目标函数的建立方法,通过该方法,可以根据需求来确定分目标函数及其加权系数,实现将用户需求尽可能准确地反映到产品方案设计中,保证产品的设计质量使设计结果真正地满足用户需求。     

基于熵理论的ERP软件选型评价方法

由于企业对于ERP软件选型缺乏可参考的模型，从而影响了企业ERP软件的选型决策质量。文章提出并建立了基于熵理论的ERP软件选型评价模型，阐述了ERP软件选型的评价指标体系框架及其选择原则，并利用熵理论中可靠性评价方法、评价方法的风险熵度量法和熵权多目标决策法以及结合层次分析法（AHP）为ERP软件的选型提供可靠的参考模型。     

基于倒正态损失和满意度函数的多响应稳健设计

针对多响应稳健设计问题,以响应曲面法为基础,采用倒正态损失函数改进传统的满意度函数,以同时优化多响应的均值和标准差。首先选择恰当的实验设计获得样本集,然后通过倒正态损失函数将各个响应的均值和标准差同时引入满意度函数,建立综合满意度函数模型,而后用遗传算法对模型进行寻优,获得一组较优的输入变量组合,以实现输入变量的优化。案例研究表明,所提方法能使多响应的均值较好地接近目标值且标准差较小,实现了多响应的稳健设计。     

Optimization of back bead geometry in the PMAG-TIG twin arc hybrid root welding process using grey based Taguchi method

This study investigated multi-response optimization of the pulse metal active gas-tungsten inert gas( PMAG-TIG) twin arc hybrid root welding process for an optimal parametric combination to yield favorable back bead geometry of welded joints using grey relational analysis and Taguchi method.Eighteen experimental runs based on an orthogonal array following the Taguchi method were performed to derive objective functions to be optimized within the experimental domain.The objective functions were selected in relation to parameters of PMAG-TIG twin arc root welding back bead geometry: back bead width to root reinforcement ratio and deposited metal height.The Taguchi approach was followed by grey relational analysis to solve the multi-response optimization problem.The significance of factors on overall quality characteristics of the weld joint was also evaluated quantitatively using analysis of variance.Optimal results were verified through additional experiments,and showed to feasibility of applying grey relation analysis in combination with Taguchi technique for continuous improvement of product quality in the manufacturing industry.     

基于聚类分析法和粒子群算法的柔顺定位平台优化设计

3-RRR柔顺并联微动平台多响应优化设计中存在各种因子影响和交互影响的情况,导致柔度不稳定。为解决此难题,将聚类分析法和响应曲面法相结合,提出一种优化该机构柔度稳健性的新的设计方法。通过建立微动平台多方向的铰链柔度运动模型,进行试验设计和聚类分析;引入响应曲面法构建响应曲面模型并且利用粒子群算法寻优求解;通过信噪比指标评判结果,得到满足约束条件的稳健优化设计方案。实例表明：引入的聚类分析方法可以为柔性铰链多目标稳健优化设计提供一种新的解决方法且效果良好。     

Multi-response optimization in friction properties of PBT composites using Taguchi method and principle component analysis

This paper optimizes the injection-molding process for friction properties of fiber-reinforced polybutylene terephthalate using Taguchi method and principal component analysis. Four controllable factors of the manufacturing process were studied at three levels each. The single-response optimization of friction property was conducted by Taguchi method. Principal component analysis was employed to correspond to multi-response cases, for transforming the correlated friction properties to a set of uncorrelated components and evaluating the principal components. The optimum combination of process factors and levels for multiple qualities, based on the first principal component, was determined first. The appropriate number of the principle components, and the influence of the number on the optimum process condition, were subsequently studied by extracting more than one principal component and integrating into a comprehensive index. Finally, the analysis of variance was used to find out the most influential injection-molding parameter for single and multiple responses problems.     

工业维护管理中维护功能配置系统及其优化研究

为使维护目标与维护需求相一致,制定的维护技术方案满足企业维护需求,文章在工业维护管理领域应用QFD的原理,提出了维护功能配置MFD系统的概念、理论与方法.研究了MFD的维护需求的逐级配置过程,以及维护屋HoM的基本构造和各组成部分相互关系.探讨了通过多目标规划对MFD系统进行优化,介绍了通过相关系数法和相关矩阵法两种方法建立基于HoM 的多目标规划模型.     

基于图论的船用柴油机机身关键孔系加工装夹方案优化

为解决大型薄壁框架件生产效率低、机身加工过程中翻转次数过多而导致精度难以保证等问题,提出基于图论的船用柴油机关键孔系加工装夹方案优化方法.分析柴油机机身关键孔系的加工特征,并确定其加工方案;采用VERICUT软件对整个加工流程进行仿真,并设计一种考虑约束条件的基于图论法的机身装夹路径优化方案;以某型号柴油机机身为对象进...     

Multi-Response Optimization of Process Parameters for Low-Pressure Cold Spray Coating Process Using Taguchi and Utility Concept

Most of the existing multi-response optimization approaches focus on the subjective and practical know-how of the process. As a result, some confusion and uncertainty are introduced in the overall decision-making process. In this work, an approach based on a Utility theory and Taguchi quality loss function has been applied to the process parameters for low-pressure cold spray process deposition of copper coatings, for simultaneous optimization of more than one response characteristics. In the present paper, two potential response parameters, i.e., coating thickness and coating density, have been selected. Utility values based on these response parameters have been analyzed for optimization using the Taguchi approach. The selected input parameters of powder feeding arrangement, substrate material, air stagnation pressure, air stagnation temperature, and stand-off distance significantly improve the Utility function (raw data) comprising quality characteristics (coating thickness and coating density). The percentage contribution of the parameters to achieve a higher value of Utility function is substrate material (50.03%), stand-off distance (28.87%), air stagnation pressure (6.41%), powder feeding arrangement (4.68%), and air stagnation temperature (2.64%).     

多机器人系统布局与时间协同优化

多机器人系统能可靠地完成单机器人无法完成的高效性作业,已成为构建智能产线的研究热点。但是在协同优化和时间成本上还存在许多问题。针对多机器人装配系统布局优化问题,在分析ABB机器人系统的正逆运动学理论和构建多机器人模型与数学建模的基础上,提出了基于粒子群算法的多机器人系统布局优化方案,并采用MATLAB进行逆运动学求解。通过仿真实验验证了粒子群算法的有效性,该方法可减少多机器人系统的运行时间,节时13.48%,显著提高系统的运行效率,对以后多机器人系统任务分配以及路径规划的研究具有重要意义。     

用加权马氏距离法进行多响应产品设计的一种改进

分析了用加权马氏距离法进行多响应产品设计的问题,指出了该方法应用过程中存在的问题,并且提供了这种问题的数学解释;同时提出了一个简单的避免方法,这种方法还可以辅助进行权值的设定,能够在一定程度上减少权值确定中的主观因素。     

基于响应面法的双螺杆泵容积效率建模优化

双螺杆泵容积效率的影响因素复杂且容积效率计算困难。为解决此问题,提出一种基于理论模型及响应面法相结合的容积效率建模优化方法。基于平行平板液流理论建立双螺杆泵效率理论模型,进行敏感度分析,筛选出影响泵容积效率的最敏感设计参数为间隙、压差及动力黏度。基于正交试验和响应面法,通过有限元数值仿真分析,建立泵容积效率与敏感参数的拟合关系模型。仿真结果表明所选择的敏感参数对效率影响均显著。基于该拟合关系模型,以容积效率为优化目标,建立优化模型并求解,获得最优敏感参数组合,使泵容积效率显著提高。所提优化方法可降低仿真计算的复杂性,提高理论模型的精度。     

物料加热过程的最优准则及优化理论的研究

通过对物料加热的热力学分析,建立了低能耗的最优加热准则。以此准则为依据,运用线性二次型性能指标的控制理论,研究了通用的加热过程优化方法。新的优化方法不仅适用于研究物料加热的时变供热问题,也适用于研究分布供热问题。在均热炉上初步应用,结果比较满意。