自适应协同优化方法研究

针对一致性约束条件造成协同优化方法计算困难的问题,研究提出了一种自适应协同优化方法.首先将设计变量空间划分为三类区域,分析了每个区域内一致性约束松弛量与系统可行域和学科一致性的关系,并在此基础上提出了三种一致性约束松弛量的确定方法.然后基于上述方法,给出了自适应协同优化的算法流程,对比分析了相对于标准协同优化算法流程的改进之处.最后采用自适应协同优化方法对两个典型MDO算例进行优化,证明了该方法具有较好的鲁棒性和收敛速度.     

Integrated Robust Design Method Based on Maximum Tolerance Region

Traditionally,parameter design is carried out prior to tolerance design. However, this two-step design strategy cannot guarantee optimal robustness for products＇ quality. The proposed integrated robust design method determined the optimal parameter and tolerance simultaneously by calculating the maximum tolerance region,thereby improving the quality of products. In addition,the proposed method did not need uncertainty analysis to obtain the maximum tolerance region,so that the calculation cost could be decreased. And the method avoided the difficulty of gaining costtolerance function as maximum tolerance region represented both demand of cost and robust. Finally,an amplifier circuit case was conducted for verification purpose. Based on the results, the proposed approach could provide robust solution with optimal maximum tolerance region.     

混杂系统粒子滤波混合状态估计及故障诊断算法

混杂系统同时包含连续动态特性和离散动态特性,并且两种动态相互作用,使其故障诊断变得更加困难。针对此问题,提出了一种混合系统粒子滤波混合状态估计及故障诊断算法,提高了现有方法的适用范围和诊断效率。针对混杂系统受控迁移、自治迁移和随机迁移等特点,首先利用随机混杂自动机对系统离散状态(包括故障)和连续状态进行统一建模,重点对现有基于扩展卡尔曼粒子滤波的连续估计算法进行改进,支持利用在线监测数据来估计混杂系统各类迁移产生的各种离散和连续状态,最后根据离散状态估计结果快速实现故障诊断。通过对典型非线性混杂系统的故障诊断,证明了该方法的有效性。     

非对称时变共因失效的随机冲击-随机阈值模型

发生共因失效时,同一因素对共因部件组的影响既可能因单元而异,也可能随时间变化。针对同时存在非对称性和时变性的共因失效现象,提出“随机冲击-随机阈值”模型,统一解决非对称性、时变性两类问题,并可应用到多共因场景。与共因失效概率仅反映故障模式不同,本模型能深入分析不同原因及影响。以风力发电机为对象,在阈值分布相异,受破坏性作用的风和海浪冲击情况下,验证了模型的适用性。实例证明,“随机冲击-随机阈值”模型为解决非对称性和时变性两类问题,以及单一共因和多个共因2个场景,提供了统一的解决框架。     

动态系统故障的混杂传播特征及建模方法

动态系统的故障传播过程是由离散事件、连续特性及其相互作用共同驱动的,具有显著的混杂特征,为故障规律认知与建模带来了较大的难度。现有研究将故障视为离散随机事件,分析由单元随机故障发生到系统失效的离散故障过程,却忽略了连续特性对故障传播的影响,本质上是对故障混杂传播的工程简化处理,不能真实地描述动态系统的故障规律。首先在分析动态系统故障规律的基础上,给出了离散与连续双维度下的动态系统故障混杂传播的定义,分析了其混杂影响要素以及混杂传播特征;其次,为了完整准确描述混杂特征,借鉴混杂理论在描述离散事件与连续参数相互作用方面的优势,提出了基于随机混杂自动机(stochastic hybrid automata,SHA)的故障混杂传播建模方法;最后通过对某温度控制系统的故障混杂传播过程进行建模和仿真,验证了动态系统故障传播过程中的混杂特征,以及建模方法的可行性。