基于参数估计区间的应力-强度干涉模型

经典干涉模型未考虑设计变量的统计性不确定性影响,笔者从应力-强度干涉模型和统计区间估计理论出发,给出了考虑统计性不确定性的可靠性指标β的描述与计算,建立了基于参数估计区间的应力-强度干涉模型,获得了统计性不确定性和样本容量之间的关系。分析结果表明:笔者提出的干涉模型可以很好地描述统计性不确定性。     

基于混合灵敏度方法的电动助力转向系统控制

通过对电动助力转向系统进行动力学分析，建立了系统的数学模型。为减少模型中的不确定性与抑制路面干扰和传感器噪声对控制误差的影响，采用控制理论中的混合灵敏度设计方法，并利用MATLAB中的鲁捧控制工具箱得到了满足干扰抑制和鲁捧稳定性要求的控制器。通过仿真验证了用混合灵敏度方法设计的控制器符合系统性能要求，与基于经典控制理论设计的超前—滞后控制器对输出干扰的单位阶跃响应进行比较后，证明用混合灵敏度方法设计的控制器具有更好的鲁棒性能。     

μ理论在柔顺力控制中的应用

研究μ理论在柔顺力控制系统中的应用。为模拟空间对接强制校正阶段的推出和拉近过程,提出基于6自由度并联机器人位置内环的柔顺力控制策略。描述基于位置内环的柔顺力控制系统串级控制结构,阐述用经典控制策略实现柔顺力控制的方法。综合考虑参数变化、模型变动和外来干扰等不确定性,利用μ综合控制理论设计鲁棒力控制器。给出鲁棒力控制系统回路中加权函数的详细选取方法和鲁棒力控制器的设计过程。通过μ分析比较鲁棒力控制器和经典力控制器的鲁棒稳定性和鲁棒性能。通过鲁棒力控制器和经典力控制器进行柔顺力控制试验,结果表明了所设计鲁棒力控制器的有效性和优越性。     

产品质量模糊稳健优化设计截集水平解法

综合考虑产品质量设计中的随机不确定性和模糊不确定性,运用概率理论和模糊集合理论.将传统稳健设计思想延展到更一般情形,建立产品质量等级的模糊判定和约束稳健可行域的模糊判别,形成模糊稳健设计的三准则.利用模糊集合理论的分解定理,将复杂的模糊概率运算又回归到常规概率计算,建立了更灵活、更符合工程实际的常规稳健优化数学模型.该模型可根据工程实际.具体设定设计方案的质量水平、合格品率或优质品率,以及设定约束水平、约束概率等关键参数.最后讨论了该模型最优设防水平的求解方法.     

成败型产品可靠性评价的加权Bayes方法

针对经典统计方法和传统Beyes方法的缺陷,基于卡方拟合优度检验,引入相似系数的概念,提出了一种基于多阶段试验信息的成败型产品可靠性评价的加权Bayes方法。通过计算各阶段试验信息和现场试验信息的相似系数,求出各阶段试验信息作为验前信息的置信下限,据此计算得到了产品的可靠性置信下限。仿真算例结果表明,该方法的计算结果介于经典统计方法和传统Bayes方法之间,与根据专家意见计算的结果最接近,评价结果更加合理。     

模糊物理规划及其在结构设计中的应用

考虑了工程多目标优化设计中存在的模糊不确定性，在物理规划的基础上，引入模糊物理规划概念，建立了模糊物理规划的数学模型，提出了模糊物理规划的求解方法。应用建立的理论和方法对模梁进行优化设计，并与不考虑模糊性时的计算结果进行了比较。实例分析表明，应用模糊物理规划所得到的计算结果更准确，更符合工程实际情况。     

偏好函数在稳健设计中的应用

工程设计中存在两种不确定性,随机不确定性和主观不确定性.经典的稳健设计可以很好地解决设计中的随机不确定性因素,但是这些方法没有考虑设计中出现的主观因素,因此设计结果可能对某些主观因素非常敏感.当前稳健设计中很少在同一模型中同时考虑这两种不确定因素.为了在工程设计中获得全面的稳健设计,在汽车转向横拉杆的设计中,同时考虑设计中的随机不确定性因素和主观因素,并应用偏好函数集成主观因素.横拉杆的设计是多目标优化设计,目标分别为变形最小、质量最轻.文中应用整体性能偏好函数补偿计算这两个矛盾的目标,寻找稳健的最优解.在个体性能偏好函数定义中,采用线性函数定义;在整体性能偏好函数中存在的权重、补偿系数等主观因素,采用区间法求解.这种方法不仅对设计中的随机因素有稳健性能,并且可以科学地为权重及补偿系数等主观因素变量赋值,提高工程设计的稳健性能.     

不确定性因素对某橡胶隔振器连接刚度的影响

设计了两类可以分离某橡胶隔振系统不确定性源的模态试验,并对每类试验进行了重复试验。根据试验结果,基于传统有限元模型修正方法对隔振系统的连接刚度进行了识别。基于贝叶斯方法并结合马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,简称MCMC)抽样研究得到了连接刚度的概率密度,并结合随机变量的运算量化了各不确定性源对隔振器连接刚度的影响,最后通过确认试验验证了连接刚度不确定性模型的有效性。研究结果表明,隔振系统装配不确定性对连接刚度的影响比隔振器橡胶材料分散性的影响低一个数量级。     

基于贝叶斯统计的拉杆可靠性设计

分析了拉杆的受力及贝叶斯统计的可靠性.为了实现给定可靠度求出拉杆直径或给出拉杆直径求出可靠度,对贝叶斯统计后验期望方法进行了简化整理,即利用传统可靠性的知识将其他分布转化为正态分布,再利用指数族共轭分布的特点计算出正态先后验分布参数,最后运用符号换元积分和Newton-Raphson迭代法得出数值解(收敛速度极快),并通过例子予以验证,在计算机上用VB编程实现.该方法克服了传统方法的保守性,使设计更合理.特别适于经典统计方法不适应的个性化和特殊化设计,对设计方案的频繁变更及贫乏的试验和现场数据都能得出比传统方法更精确的解.     

基于贝叶斯统计的连杆可靠性计算

分析了连杆的受力及贝叶斯统计的可靠性.为了实现给定可靠度求出连杆截面尺寸或给出连杆截面尺寸求出可靠度,对贝叶斯统计后验期望方法进行了简化整理,即利用传统可靠性的知识将其他分布转化为正态分布,再利用指数族共轭分布的特点计算出正态先后验分布参数,最后运用符号换元积分和Newton-Ralphson迭代法得出数值解(收敛速度极快),并通过例子予以验证,在计算机上用VB编程实现.该方法克服了传统方法的保守性,使设计更合理.特别适于经典统计方法不适应的个性化和特殊化设计,对设计方案的频繁变更及贫乏的试验和现场数据都能得出比传统方法更精确的解.     

数控机床热误差鲁棒建模新方法及实时补偿

提出数控机床热鲁棒建模的综合极值和优化试验设计法两种新方法。它们不仅使用统计理论,还结合机床结构,工程判断和众多经验等,使热误差数学模型的鲁棒性更强,精确性更高,文章针对研究车削中心,还提出了一个结构紧凑,简单易用和成本低廉的热误差补偿系统。提出的建模方法和补偿系统在某生产厂家５０多台相同类型车削中心的热误差补偿应用中,仅使用一或二种热误差数学模型,几乎所有机床的热误差补偿都得到良好的效果,经补偿     

基于Sigma-point设备可靠性抽样检测技术研究

在使用数学模型对动力系统进行定量描述时,需要通过分析最小化模拟结果和测量值之间的差异来识别未知参数,但是由于分析过程中存在测量噪声,所以估计得到的参数具有不确定性,这种不确定性通常用方差来表示。也就是说如果想要获得高精度的预测模型,就需要应用非常精确的参数。在对应的方案中,最优化实验设计(OED)作为数值优化方法,可以通过迭代最小化参数方差来降低参数的不确定性,其中对OED成本函数进行定义的一种常用方法则是基于Fisher信息矩阵的逆矩阵。但是这种传统方法的应用对于非线性参数模型来说至少有两个缺点:(1)仅仅给出了参数方差的下限;(2)常忽略运行过程中的估计误差。在本文中将证明Sigma-point(SP)的应用可以使操作者获得更合理的参数,而且可以避免以上缺点,进而更方便地对近似值进行统计,这一特点将对OED的运用有着直接的好处,不止如此,SP方法也可以用来研究参数不确定性对仿真结果的影响。最后,通过一个广泛使用的生物模型来对基于SP方法的OED进行说明。     

鲁棒的多学科设计协同决策方法

针对产品设计过程中的多学科冲突解耦问题,提出一种鲁棒的协同决策方法。该方法采用区间形式表示不确定性的设计参数并基于非合作博弈理论将多学科协同决策描述成基于区间的约束求解问题,对此,采用两步求解策略获得产品设计的鲁棒决策方案。首先用约束一致性算法过滤掉决策变量区间中肯定不包含有效解的冗余部分,得到设计参数的一致性区间矢量;然后在一致性区间内以设计性能指标为准则搜索鲁棒的参数决策值,并设计基于可行性审查的免疫混沌搜索算法。以一个单元盘弹性转子系统为例,进行摩擦学和动力学冲突解耦的设计决策,得到较好的设计结果,验证方法的合理性与可靠性。     

考虑结构参数不确定性的随机模型修正方法

提出了一种随机模型修正方法以确定结构不确定性参数的概率统计特性,使得模型修正的应用更符合工程实际。将随机模型修正过程分解为一组确定性修正过程,利用蒙特卡罗仿真得到的响应样本并结合响应面模型的快速运算特性,构造优化反演过程来求得各个样本所对应的一组参数值,进而基于大量样本统计得到参数的均值和方差。所提出方法经过一组试验钢板的验证,准确求得了钢板厚度和材料参数的均值和方差,说明了方法的可行性和可靠性。     

用试验统计方法确定产品技术条件

工业试验统计是应用数理统计学的一个分支,它的发展是由于近代工业产品性能的复杂化以及随之产生的试验研究工作所引起的。它被用来解决下列性质的问题:(1)分析许多复杂因素对观测或试验结果的影响,以便在错综复杂的试验结果中求得明确的结论;(2)事先对试验、观测的方法做好系统的安排,以便用最少的试验或观测次数而得到最大的效果和最可靠的结论。     

钢制薄壁内压容器静强度最小安全系数的研究

考虑到容器静强度与载荷的不确定性,得到钢制薄壁内压容器的安全系数与试验压力系数,是创建压力容器可靠性设计理论的重要内容;根据容器静强度在最苛刻耐压试验时的许用可靠度,确定了容器在耐压试验和正常操作时的最小许用可靠度范围;得到了用于计算钢制薄壁内压容器静强度最小安全系数与试验压力系数的方法。     

轴流通风机叶片设计的新方法研究

本文基于涡流叶素理论,用航空翼型数据进行风机叶片设计。通过对航空翼型进行风管试验,得到风机性能计算结果,以此验证理论性能计算结果。最终得到风机翼型气动数据,翼型气动数据完全符合风机实际情况。设计叶片性能与试验很吻合,是一个合理可靠的设计方法。     

基于贝叶斯推断的复合材料层间内聚力模型参数反演

复合材料因为比强度大、比刚度高、可设计性强等优点,在航空航天等领域被广泛应用,其主要的损伤模式为分层损伤。内聚力模型可以很好地模拟复合材料的分层损伤,被广泛应用于复合材料结构设计和分析,因此准确确定内聚力模型参数对计算结果的可靠性具有重要作用。通过复合材料双悬臂梁试验获取载荷-位移数据信息,结合对应的有限元模型,分别采用双线性和指数型内聚力模型,基于贝叶斯推断方法反演确定层间内聚力参数的概率分布。数值仿真和试验结果表明,两种内聚力模型对断裂韧性的识别结果影响较小,而对界面强度的识别结果影响较大;贝叶斯推断能够考虑模型误差和测量噪声等不确定性因素,反演得到的参数信息比确定性方法更丰富,可以对结果进行不确定性分析。     

二自由度机械手鲁棒跟踪控制器的一种设计方法

叙述了鲁棒控制系统在二自由度机械手上的设计方法及仿真结果。此方法考虑了机械手的非线性和强耦合特性,用一个结构和参数都是固定不变的控制器,来保证即使不确定性对系统的性能品质影响最恶劣的时候也能满足设计要求。以两个自由度的机械手为例,对于应用此理论所得到的控制规律跟踪预先指定的轨迹进行了仿真研究,其仿真结果表明此方法是较为理想的。     

鞍座支撑薄壁铝管破坏机理的实验研究

对于卧式容器中的鞍座支撑或管道系统中的抱箍等一系列问题,由于鞍座支撑引起的局部载荷对容器或管道破坏机理的影响,一直是工程上感兴趣的问题。为此,本文设计了一个鞍座支撑薄壁铝管的实验模型,通过电测试验对鞍座区附近的应力状态及其破坏机理进行实验研究,所得结果和按壳体理论的计算结果及按规范的计算结果作了比较,其结论将有助于对现有设计方法的改进。