考虑不确定性的稳健优化设计研究

传统的稳健设计仅能处理含有随机不确定性参数的问题,以响应的均值和方差来评价。稳健优化设计同时考虑随机不确定性参数和认知不确定性参数,实现不确定性传播的基础上对问题设计参数的优化。采用证据理论来统一描述随机不确定性和认知不确定性,并介绍了描述不确定性时的不确定性传播和响应原理,提出了响应评价准则。最后,以测试系统为研究对象,采用证据理论结构进行不确定性传播,以提出的准则为判断标准,对优化过程进行了验证。     

一种基于证据理论的可靠性设计方法

证据理论是一种用于描述不确定变量的非连续概率模型,本文提出一种基于证据理论的可靠性设计方法。在该方法中,将证据理论视为具有一定非精确概率分布的区间模型,运用区间模型的功能度量法,通过在约束函数中改变优化变量的取值摄动起作用约束中的不确定变量从而求得问题中不确定变量的最不可靠点,再综合运用序列优化策略与基于信赖域的响应面方法求得系统的最优解。算例表明,此方法能够解决基于证据理论的单学科及多学科可靠性设计问题并且具有较好的计算效率。     

基于三次设计和模糊理论的夹具稳健设计

将稳健设计的三次设计法和模糊数学方法相结合，用于机加工夹具的设计中，介绍了实现原理和步骤。     

基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计

针对机电产品优化设计中存在的大量不确定性因素,在灵敏度分析的基础上提出了区间不确定性稳健设计方法。首先探讨了灵敏度分析理论,借用Sobol'法筛选出对系统影响较大的因素并将不灵敏项进行固化;然后根据区间不确定性因素的特性,分析了不确定因素在某一区间变化时对系统整体的影响;最后给出了基于灵敏度分析的区间不确定性稳健设计优化模型。工程实例证明了该方法的有效性。     

产品质量的模糊稳健设计方法

用模糊数描述产品质量的设计目标,以表达设计质量指标的品质等级信息,用模糊概率理论分析了模糊目标的稳健设计准则,提出了产品质量的模糊稳健设计原理及建模方法,通过模糊稳健设计,可提高产品设计质量的优质品率,增强产品抵抗各种干扰因素和噪声的能力。     

机械稳健设计的研究概况及发展趋势

阐述了稳健设计的意义：介绍了产品稳健设计研究的方法,包括传统稳健设计方法和工程稳健优化设计方法;讨论了稳健设计与不确定性因素以及稳健设计与多学科、多目标优化相结合的发展趋势,同时简要指出了稳健优化设计方法与实际应用存在的差距。     

基于证据理论的可靠性优化设计在减速器设计中的应用

在齿轮减速器的设计、生产和使用过程中有很多不确定性,这些不确定性对减速器的可靠性有很大的影响。文中对只考虑区间变量的基于证据理论的优化设计方法进行改进,在优化设计中同时考虑区间变量和随机变量。该方法的核心是:在区间段内使用顶点法估算极限状态函数的极值,使用一阶可靠度方法在极值点处估计极限状态函数的可靠度极值,然后建立相应的优化设计数学模型。最后使用文中建立的数学模型对某斜齿轮减速器进行基于证据理论的可靠性优化设计。     

产品质量的模糊稳健设计方法

用模糊数描述产品质量的设计目标 ,以表达设计质量指标的品质等级信息。用模糊概率理论分析了模糊目标的稳健设计准则 ,提出了产品质量的模糊稳健设计原理及建模方法。通过模糊稳健设计 ,可提高产品设计质量的优质品率 ,增强产品抵抗各种干扰因素和噪声的能力。     

基于不确定理论的新型盘式制动器稳健设计研究

针对目前传统盘式制动器设计过程人为随机性大、设计结果保守等问题,以某型号盘式制动器为研究对象,将不确定理论与响应面模型引入设计流程,并以制动器制动温度变化量与制动距离变化量作为主要设计依据,利用偏好聚合方法简化优化计算工作量,最后对稳健设计结果进行制动距离与制动温升分析验证。研究结果表明,通过计算制动距离和温度的帕累托解集选取合理的μf、σf组合,即可得到稳健设计模型参数,大大提高了设计效率;通过对稳健设计得到的盘式制动器模型进行有限元分析,模型强度及温度均满足模型使用要求。     

基于模糊数学的稳健设计

稳健优化设计中存在多个设计目标，以及目标最优和目标波动需要同时满足的多目标问题，由于量纲和数量级的差异，无法用简单的加权组合来获得全局最优解。介绍了基于模糊数学的稳健优化设计方法，利用隶属函数和贴近度，得到满意的全局最优解，并且通过实例证明了该方法的有效性。     

连杆机构稳健设计一般原理与方法的研究

研究关于连杆机构的稳健设计问题。分析了由于杆件尺寸及运动副间隙的随机变化而使连杆机构运动质量具有不确定性,提出了机构稳健设计的一般原理;建立了连杆机构稳健设计的数学模型,并给出了考虑运动副间隙影响的函数发生机构稳健设计示例。     

不确定性分析与稳健设计的研究进展

综合分析了近年来稳健设计的研究成果，重点对不确定性分析、特殊条件的稳健设计、模拟基稳健设计、多学科稳健优化设计和稳健设计应用等方面进行了较系统的归纳和总结，探讨了稳健设计发展规律和有待进一步研究的若干课题。     

粗糙集和证据理论在磨粒识别中的应用

为了便于对磨粒进行识别，首先利用粗糙集理论对磨粒参数信息进行约简，并形成待决策问题的经验决策表。然后，利用粗糙集理论和证据理论的关系，计算待决策信息的有关证据的基本概率指派和条件概率指派。最后，按照合成规则对上述条件概率指派进行合成，并根据决策规则对磨粒进行分类。     

证据熵在旋转机械故障诊断中的应用

针对旋转机械故障诊断中利用证据理论进行多征兆域融合时各证据的重要性不同,提出利用证据熵来评价各证据的重要性,即各证据在融合过程中的权重。对得出的证据进行加权调整,用D-S组合规则对加权调整后的证据进行融合获得最终的诊断结果。实例分析结果表明,这种方法可以用来评价证据的重要性,且由于其在进行融合时减少了证据间的冲突,所以该方法能够在旋转机械故障诊断应用中取得较好的效果。     

稳健优化设计中代理模型不确定性的研究

代理模型的应用解决了稳健设计中计算量大的难题,但由于代理模型与真实模型间存在误差(代理模型的不确定性),而传统的稳健设计忽视了这种不确定性,必然会带来一定的设计误差。因此,针对稳健设计提出了一种基于蒙特卡洛抽样的代理模型不确定性的量化方法,在传统仅考虑参数不确定性的基础上,额外计入代理模型的不确定性对设计的影响。将提出的方法应用于一个数学算例和一个火箭弹卷弧翼气动稳健优化设计,所得优化结果较传统的未考虑代理模型不确定的稳健设计更为精确、合理,证实了提出方法的有效性。     

面向产品质量的稳健设计方法

稳健设计是一种面向产品质量、提高产品性能稳健性的设计方法。在设计目标上需达到优化产品质量性能,降低噪声因素引起的产品质量性能的波动,保证性能稳健可靠,具有较强的抗干扰能力的目的。重点阐述了工程稳健设计的发展概况,并对其发展方向与趋势进行了初步探讨。     

基于性能稳健偏差的区间型参数稳健设计优化

提出了基于系统性能稳健偏差的稳健设计优化方法。该方法针对区间型参数非梯度性能函数的稳健设计问题，应用性能稳健偏差概念评估目标性能函数和约束性能函数的稳健性，形成了三层次稳健设计优化模型：①搜索优化设计点；②迭代策略搜索设计点的目标函数和约束函数的稳健偏差；③优化寻求给定性能偏差所对应的稳健性指数。该方法可获得同时满足约束条件和目标值稳健性要求的优化设计，并输出目标值及其稳健偏差。用三杆桁架结构稳健设计优化说明了该方法的用法和特点。     

随机和认知不确定性量化的置信区域法

针对非线性机械系统中混合不确定性量化的问题,提出了随机和认知不确定性量化的置信区域法。首先,分别用概率论方法和区间方法来处理混合不确定性中的随机不确定性和认知不确定性,得到混合不确定性的置信区域;然后,为了在时间域内对不确定性进行传播,对传统双层循环蒙特卡罗抽样方法进行了改进;最后,以非线性质量-弹簧-阻尼系统为例讨论了基于混合不确定性分析方法的有效性。结果表明,同时考虑随机不确定性和认知不确定性,有利于提高系统设计的可靠性,为非线性机械系统的设计与精度分析提供了理论依据。