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.     

汽车零部件稳健优化设计的实现策略

从工程设计的观点，应用稳健优化设计的方法来考虑可控制参数和不可控制参数的变异对产品质量的影响，以提高设计解的可行稳健性和质量函数的不灵敏性。重点讨论随机问题的稳健优化设计模型和基于灵敏度分析的稳健优化设计模型，并运用基于灵敏度分析的稳健优化设计方法对汽车离合器膜片弹簧进行设计计算。     

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。     

基于多目标优化策略的螺旋弹簧可靠性稳健优化设计

应用可靠性稳健优化设计理论和多目标决策方法,将车辆螺旋弹簧的可靠性稳健优化设计转化为多目标问题.运用层次分析法选取粒子群算法中的全局极值和个体极值,提出基于层次分析法的多目标粒子群算法,并将该算法应用于可靠性稳健优化设计的多目标模型求解中.与传统方法相比,该方法简便、易行,并能迅速准确地得到车辆螺旋弹簧的可靠性稳健优化设计信息.     

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。     

基于多目标非耦合优化策略的可靠性稳健优化设计

以实现多目标问题的可靠性稳健优化设计为目标,通过对目标函数和约束条件进行灵敏度分析,生成目标函数和约束函数的灵敏度附加项,建立了基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;基于独立公理,使用正交试验和方差分析技术确定设计变量对各个设计目标的影响程度,将设计参数按无耦合或准耦合设计形式分组,把多目标优化问题单目标化,避免多个设计目标之间的反复权衡;结合增广乘子法,应用MATLAB的优化和符号工具箱来实现钳形盘式制动器的可靠性稳健优化设计。算例表明,提出的稳健设计方法具有较高的精度和可靠度。     

气动边界不确定条件下离心压气机叶轮优化设计

以某小型离心压气机为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和数值分析研究气动边界不确定性对离心压气机气动性能的影响规律,量化转速波动不确定对离心压气机压比的影响程度;提出一种基于不确定分析方法、代理模型、多目标优化算法的离心压气机气动稳健设计方法,为离心压气机及其他叶轮机械设计及应用提供重要参考。研究结果表明,优化后叶轮压比增大4.1%,压比方差降低13.52%,叶轮气动稳健性增强。     

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。     

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。     

基于可靠性稳健优化设计材料选择

针对工程实际中零部件设计时的选材方法不固定,理论不完善等问题,提出了一种将预选材料的强度作为选材设计变量,以稳健优化设计为选材原则的新方法。基于可靠性四阶矩理论和灵敏度分析,建立目标对象的可靠性稳健优化模型,并利用数学计算软件MATLAB优化工具箱提供的fmincon函数对有约束优化问题进行求解,最终得出零部件可靠性保持在0.9999的情况下,稳健性得到增强的要求中给出最适合的设计材料。随后通过一个实例验证了本方法的可行性和有效性。     

基于灵敏度分析的工程稳健优化设计方法及其应用

从工程设计的观点出发 ,采用了一种基于灵敏度分析的工程稳健优化设计方法来考虑可控变量和不可控参数的变差对产品技师的影响 ,以提高 ,设计解的可行稳健性和质量函数的不灵敏性 ,并运用该方法对汽车离合器膜版弹簧进行了计算。结果表明 ,该方法有效、可靠 ,可用于其它机械零部件的设计计算。     

轻型货车车架的多目标稳健优化设计

建立轻型货车车架的有限元模型,把稳健优化设计方法和有限元方法相结合,在保证车架强度、刚度和一阶扭转模态达到设计要求的前提下,实现轻型货车车架的轻量化.并且使得车架的刚度、强度和一阶扭转模态对于设计变量不敏感,提高车架的稳健性.     

基于稳健设计的弹性连杆机构动力学分析

利用稳健优化设计的思想 ,建立了机构轨迹优化模型。对于某种给定的轨迹进行了四杆机构实例模拟。在此基础上对机构进一步进行了KED分析。找出了轨迹点处机构的最大变形和位置。分析了轨迹误差 ,证实了机构运动的稳定性     

压力容器的结构优化设计及其具体实现

基于有限元分析程序和iSIGHT软件平台，对一薄壁压力容器进行了结构优化设计，介绍了具体的程序集成方法和自动寻优过程，得到了优化的确定性设计方案。考虑设计变量的随机性质，考察了确定性设计方案的可靠性。为了提高设计方案的可靠性，进行了一系列的6σ稳健设计，探讨了设计方案的最优性与稳健性之间的辨证关系。     

Robust input design for nonlinear dynamic modeling of AUV

Input design has a dominant role in developing the dynamic model of autonomous underwater vehicles (AUVs) through system identification. Optimal input design is the process of generating informative inputs that can be used to generate the good quality dynamic model of AUVs. In a problem with optimal input design, the desired input signal depends on the unknown system which is intended to be identified. In this paper, the input design approach which is robust to uncertainties in model parameters is used. The Bayesian robust design strategy is applied to design input signals for dynamic modeling of AUVs. The employed approach can design multiple inputs and apply constraints on an AUV system’s inputs and outputs. Particle swarm optimization (PSO) is employed to solve the constraint robust optimization problem. The presented algorithm is used for designing the input signals for an AUV, and the estimate obtained by robust input design is compared with that of the optimal input design. According to the results, proposed input design can satisfy both robustness of constraints and optimality.     

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。     

2-RPU/SPR并联机构的多目标6Sigma稳健性优化

将Isight软件的NSGA-Ⅱ方法应用于2-RPU/SPR并联机构的6Sigma稳健性优化。方法建立2-RPU/SPR并联机构的工作空间、运动学灵巧度、刚度、最大和最小承载能力五个性能指标,设置约束条件,运用Matlab软件编程,并用Isight软件进行集成,进行确定性优化,得到优化解,在有噪声干扰的前提下,运用Isight对优化解进行6Sigma稳健性分析,进而运用NSGA-Ⅱ方法对这五个目标函数进行6Sigma稳健性优化。结果优化结果前后优劣对比,获得6Sigma稳健性优化后的良好结果。结论根据优化结果,并结合实际工况可选择最优设计参数,提高机构抗噪声干扰的能力,为高精密领域的包装机械提供一种高效直观的优化设计方法。     

电流互感器测量结果的不确定度分析与表示

对电流互感器测量结果的不确定度的具体分析。