不确定性优化方法及应用

对不确定性优化方法进行研究并应用。建立悬臂梁结构优化模型和火箭发动机喷管型面优化模型,分别进行确定性优化与不确定性优化。优化过程中对悬臂梁结构采用蒙特卡洛仿真方法,对火箭发动机喷管型面进行了响应面近似。优化结果显示：不确定性优化确实得到了更加可行的设计结果。     

基于Kriging近似模型的某轿车前悬架不确定性优化

针对前悬架确定性优化没有考虑参数不确定性时存在的问题,提出了一种考虑不确定性因素的前悬架不确定性优化方法。应用ADAMS/Car建立了某轿车麦弗逊式前悬架模型,在ADAMS/In-sight中进行了悬架设计硬点参数的灵敏度分析,针对灵敏度较大的设计硬点参数和所考虑的不确定性量,建立了车轮定位参数在车轮跳动过程中的Kriging近似模型,简化了优化过程。针对该近似模型进行了动力学分析,运用经过改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和隔代遗传算法(IP-GA)进行了多目标不确定性优化求解。优化结果表明,该不确定性优化方法具有较高的有效性和精确性。与确定性优化结果的对比表明,不确定性优化具有更好的鲁棒性。     

考虑不确定性的多学科设计优化分解方法

为提高不确定性情况下多学科设计优化分解的合理性,研究不确定性因素对分解目标的影响,提出了考虑不确定性的多学科设计优化分解方法.首先将布尔型函数关系矩阵扩展为"相关性一规模"两层函数关系矩阵,给出了规模矩阵元素与设计变量不确定性的定量关系.然后针对该矩阵提出了任务规模、任务平均度和任务耦合度的概念,给出了三者的计算方法.在此基础上分析确定了优化目标、约束条件、优化变量,建立了整数规划模型,并应用遗传算法进行求解.最后以齿轮减速器为例进行分解,分解结果证明了本方法的合理性与先进性.     

一种新的多学科系统不确定性分析方法——协同不确定性分析法

多学科设计优化中的不确定性对整个工程系统的设计过程具有非常重要的影响。对现存的不确定性定义进行比较和分类。详细描述多学科系统中的不确定性及其传播过程。在已有不确定性分析方法的基础上,提出一种新的多学科不确定性分析方法——协同不确定性分析法。该方法的基本思想是利用泰勒近似估算耦合变量和系统输出的方差,经过二次优化获得系统的稳健最优解,并对其具体计算过程进行详细描述。算例结果表明,协同不确定性分析法不仅是可行的,而且具有很高的精度,是分析多学科系统中不确定性的有效方法。     

基于可能性的汽车驱动桥壳设计优化

针对汽车驱动桥壳的轻量化问题,考虑汽车驱动桥壳的设计、制造和使用过程中存在着多种不确定性,以板簧座附近的结构形状为参考建立优化目标函数;在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力的工况下,以应力—强度干涉理论为基础,建立了随机模糊混合不确定性下的可能性约束模型;基于可能性的设计优化流程,并采用ANSYS和MATLAB软件相结合的方式对驱动桥壳进行了优化分析,同时将基于可能性的优化结果与确定性和随机不确定性下的优化结果进行了对比分析。优化结果表明,考虑不确定时得到的设计方案相比于确定性优化的方案更加可靠性。     

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。     

变刚度复合材料结构设计方法及不确定性分析研究进展

变刚度复合材料是一种高性能材料,其连续变化的铺丝角度相比传统直纤维具有更大设计裕度,但其设计、制造难度也相应增加。充分发挥变刚度复合材料的性能,亟待性能更好、更高效的全局优化方法。受制造工艺的掣肘,目前的变刚度复合材料仍有诸多缺陷。缺陷的存在使仿真结果严重偏离实际,进而严重影响系统的可靠性和安全性,甚至可能导致相关系统的失效。然而,业内却缺少对于变刚度复合材料不确定性分析的研究。主要对变刚度复合材料优化策略和不确定性分析进行综合评述,论述变刚度复合材料建模方法、优化方法和不确定性分析技术的研究历程和技术发展,并根据当前变刚度复合材料的发展现状和主要成果,从优化、分析和制造等方面对其未来发展提出几点建议。     

稳健优化的表述、不确定分析与求解策略

首先通过对优化问题的表述,说明稳健优化与传统确定性优化的区别。稳健优化需进行不确定性分析,为此对目标的均值和方差同时进行优化。然后分析和比较了蒙特卡罗法、基于敏感度法、解析法、基于代理模型法等不确定性分析方法的特点,其中着重介绍了基于代理模型的不确定性分析方法。最后讨论了2类求解稳健优化问题的策略：加权法和多目标遗传算法。     

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。     

混合不确定性鲁棒协同优化设计方法

为了改善鲁棒协同优化设计中约束函数鲁棒性评估的精确度,提出一种混合不确定性鲁棒协同优化设计方法.针对区间分布不确定性优化问题,该方法通过灵敏度分析方法修正子学科中的鲁棒约束函数,使不确定性因素不仅包括各输入变量的不确定性,还包括鲁棒协同优化求解过程中共享设计变量不一致带来的模型不确定性.数值算例的优化结果表明,混合不确定性鲁棒协同优化方法显著改善了约束函数鲁棒性评估的精确性.将该方法应用到一个卫星结构优化设计问题中,并采用自适应模拟退火算法求解,验证了该方法对复杂工程系统鲁棒优化设计问题的适用性.     

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。     

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。     

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。     

虚拟设计中仿真优化决策的不确定性管理

有效管理虚拟设计中仿真优化决策的不确定性问题，能确保产品开发的成功几率。本文首先分析了虚拟设计中仿真模型不确定性的来源，研究总结了不确定性建模的基本方法；将虚拟产品开发过程中的决策方式分为非合作决策、顺序决策和合作决策三种；引入稳健设计哲理和工程随机变量优化设计方法，分别提出了对应的不确定管理策略；最后，通过复合材料结构设计进行了应用说明。     

基于TRIZ/FUZZY的产品创新设计优化方法

分析创新设计理论目前的现状,任何一种设计理论已不能充分满足创新设计的需要。提出了一种基于TRIZ和Fuzzy优化的创新设计集成模型,然后给出了相应的算法。最后,通过实例说明了基于TRIZ／Fuzzy优化的产品创新设计集成方法的可行性。     

直齿圆柱齿轮的模糊优化设计

运用模糊优化理论对直齿圆柱齿轮进行模糊优化设计,用二级模糊综合评判法对设计中诸多影响因素的模糊性进行了定量描述和处理,并获得了比常规优化设计更紧凑的结构,说明模糊优化设计是一种更符合客观实际的科学设计方法。     

拓扑及参数优化方法在专用汽车车架结构设计中的应用

提出了将拓扑优化理论和结构参数优化方法综合应用于集装箱半挂车车架结构设计中的设计思想。在结构设计的开始阶段引入拓扑优化理论．先对结构进行布局优化,以获得较合理的初始结构方案,再通过结构参数优化设计,得到满足其强度和刚度及设计工艺要求的最优结构。探讨了拓扑优化设计过程中,基本结构建立、优化过程控制及优化结果分析与应用等问题。在ANSYS软件平台上进行了CAE软件包的二次开发．设计了集装箱半挂车车架优化设计专用软件模块。     

一种基于证据理论的稳健设计方法

提出了基于证据理论同时处理随机不确定性与认知不确定性的稳健设计方法。通过对随机不确定性参数的概率密度进行证据结构化,建立了随机与认知不确定性参数的统一量化和传播框架,构建了基于证据结构响应均值与变差的稳健设计准则。实例研究表明所提方法可行有效。     

量纲一化的悬架参数设计及评价方法

提出一种量纲一化的悬架参数设计及评价方法。将悬架系统性能评价指标进行量纲一化描述,并分析了量纲一算子对簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动态压缩的影响。考虑悬架刚度和阻尼非线性与簧载质量不确定性因素,结合雷达图评价了多种参数组合下的悬架的折中性能,从而获得最佳的参数组合。结果表明,该方法可对具有参数非线性和质量不确定性悬架系统的性能进行有效的综合评价,对实际工程设计具有指导意义。