机械系统可靠性优化设计的实现策略

提出机械系统可靠性优化设计的３种实现策略：一是直接求解系统可行性优化设计整体数学规划模型的耦合优化策略;二是将单元可靠性优化设计模型和系统可靠性优化分配模型联立迭代求解的分解协调经策略;三是将单元可靠性优化分配模型分别独立求解的分散优化策略。前者适用于规模不大的机械系统的可靠性优化设计,后二者适用于规模较大的机械系统的可靠性优化设计。     

串联机械系统可靠性优化设计的准则法

对于串联机械系统可靠性优化设计模型,往往由于其维数较高,用常规方法对整体模型较难进行求解。本文根据模型的最优准则,构造了一种迭代求妥方法。在迭代过程中只需求解维数较低的单元部件可靠性优化条件模型,因此,既便于使用常求解,又便于使用机械零部件可靠性优化设计的现有成果。最后给出了简单算例。     

机械系统整体可靠性优化设计的分解协调法

根据大系统理论的分解协调原理，提出了机械系统整体可靠性优化设计的分解协调法。该方法将机械系统整体可靠性优化设计模型的求解，转化为对其各组成零部件可靠性优化设计模型的迭代求解，从而既可解决由于机械系统整体可靠性优化设计模型的庞大而带来的“维数灾难”问题，又可充分利用机械零部件可靠性优化设计的现有成果。最后给出了简单算例以证明算法的有效性。     

机械系统可靠性的多目标模糊优化设计

本文应用模糊集理论,探讨了多目标模糊优化的数学模型及春求解方法,并将其应用到机械系统可靠性的多目标优化设计中。     

非正态分布参数的多失效模式机械系统可靠性鲁棒设计

在机械系统可靠性设计理论、可靠性灵敏度分析和鲁棒设计方法的基础上,讨论了非正态分布参数的多失效模式机械系统可靠性鲁棒设计问题,提出了非正态分布参数的多失效模式机械系统可靠性鲁棒设计的计算方法．把可靠性灵敏度融入可靠性优化设计模型之中,将机械系统可靠性鲁棒设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题．在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,可以迅速准确地得到机械系统可靠性鲁棒设计信息．     

可靠性冗余优化设计算法研究

系统可靠性冗余优化设计涉及到非线性约束的非线性整数规划问题的求解,对算法的高效性、准确性有很高要求。针对GAG1启发式算法和现有粒子群算法在求取最优解时的局限性,结合二者的特点,提出了二者联合算法。文中最后对一并串联系统建立优化模型,根据3种算法分别编写Matlab程序并进行计算,算例结果表明了联合算法的有效性、准确性。     

考虑多种失效模式相关条件下串联模型机械系统可靠性灵敏度计算方法

实现对机械系统服役状态下各类随机参数的可靠性灵敏度分析,可为系统的控型控性设计、延寿设计提供可靠的理论依据,进而实现对系统全周期的动态优化设计。机械系统的失效常常出现多种失效模式。多种失效模式的相关性使得对机械系统的可靠性灵敏度分析变得复杂化,如何实现考虑系统部分或全部随机变量对系统所有相关失效模式全方位影响的可靠性灵敏度计算成为瓶颈。根据灵敏度和偏导数的定义,建立了考虑多种失效模式相关条件下串联模型机械系统可靠性灵敏度数学模型,模型中重点考虑了系统部分或全部随机变量对多种相关失效模式的多维影响,同时给出了机械系统可靠度计算方法,建立了对多种相关模式影响下串联模型机械系统可靠性灵敏度计算的有效途径。最后,以明弧焊机为算例,通过ADAMS/View建立其参数化虚拟样机,计算了焊机各类随机误差的可靠性灵敏度。该方法适用于系统参数为任意分布类型,便于程序化操作,结果准确且应用范围广。     

供需链组织设计中的优化算法

在基于协调决策中心供需链管理模式的基础上，本文讨论了代理能力需求和协调决策中心的优化设计问题，在代理能力需求设计问题上，从任务效率和任务性能两个角度，分别建立了PERT网络图最优工期模型和大线性规划模型，非线性规划模型求解中采用MFM算法，降低了计算量。在协调决策中心优化设计问题上，提出了协调作用的度量指标，建立了优化模型，针对协调决策中心组织上的非狡分类的特点，提出了一种改进的层次聚类算法，并通过随机试验，说明该算法在提高性能指标上较一般层次性聚类算法更优。     

串联系统的可靠性分配的优化方法

研究了串联系统可靠性分配的计算方法，通过举例说明了利用数学规划法，可以使串联系统可靠性分配更加方便、合理     

基于计算智能的机械零部件可靠性优化设计

针对多失效模式的结构系统的可靠性优化问题,提出了随机模拟-小波神经网络方法(MCS-WNN),将可靠性优化设计中的非正态随机参数的概率约束转化为等价的确定性约束,并运用粒子群算法迅速获得结构系统可靠性优化设计的初始点。并提出了一种小波神经网络的逆映射模型以优化设计参数,针对机械零部件的实验结果表明,上述方法行之有效。     

低比转速化工离心泵的可靠性预测

在化工离心泵设计过程中对泵的性能和可靠度进行预测有利于保证泵在运行过程中的可靠性。为给离心泵的可靠性设计提供一种分析手段,以一台低比转速离心泵为对象,给出该泵的设计参数和结构、对水力性能进行数值预测和性能测试。将离心泵看作一个由各部件组成的串联系统,在相关经验或试验数据基础上结合模型泵的特点,分析单元可靠度进而得到零件的失效率,最终通过系统的可靠度计算得出离心泵的可靠度。该设计和分析方法相对于传统的机械设计方法更有利与提高泵的可靠性。     

遗传算法在串-并联冗余系统可靠性优化设计中的应用

串-并联冗余系统可靠性的最优设计是可靠性技术中一个十分重要的问题。讨论了遗传算法及其在串-并联冗余系统可靠性优化设计中的应用。串-并联冗余系统具有冗余单元和可选设计，其可靠性优化设计是一高度非线性、具有多极值点、有约束的整数规划问题，传统的解决方法往往对于连续实数域有效可行，而对于解决此类多变量，离散型整数域取值的复杂的优化问题则往往很困难。由于遗传算法是一类全局收敛算法，它用点群进行寻优，而不是用一个单点进行寻优，具有隐含并行算法的特点，从而能够得到全局最优解。所给出的实例说明本文的算法是有效可行的。     

基于可靠性分析的双锥密封联接螺栓的优化设计

以双锥密封螺栓组质量最轻为目标,运用可靠性理论与优化设计技术建立数学模型,提出了密封螺栓在承受轴向静载荷、交变载荷下的优化设计方法和MATLAB求解过程。实例计算表明,该方法简单有效,对化工设备及其零部件的优化设计具有参考价值。     

液体动压径向滑动轴承的概率多目标优化设计

运用可靠性设计理论和优化设计技术 ,提出了液体动压径向滑动轴承的概率优化设计方法 ;建立了其概率多目标优化设计的数学模型 ;求解该模型 ,可得到总体最优的设计方案 ,使轴承在满足承载能力及强度要求条件下 ,功耗和温升最低 ,体积减小。     

利用系统可靠度约束下的优化设计求解公差分配问题

一个较好的公差分配方案可以有效地提高产品的性价比.然而目前所采用的公差分配方法或者并不能真正反映出产品的性能状况,或者计算的效率较低.文中研究系统可靠度约束下优化设计的序列近似规划求解方法及其在机械公差分配问题中的应用.分析文献中经常出现的算例,最终结果用Monte Carlo模拟证实,基于系统可靠度的优化方法比文献常用的简化方法在公差的分配方面更经济合理,不同算法的比较结果表明计算方法的有效性.结果分析为机械公差分配方法的工程应用提供建议.     

基于随机故障序列的多态系统可靠性分析

针对系统中的部件具有多种失效模式的动态可靠性问题,利用随机故障序列对其进行可靠性建模及分析。以串联系统、并联系统等基本模型为例,建立基于随机故障序列的可靠性分析模型。利用Markov过程理论求解随机故障序列的发生概率,并以净化泵组为例,对其多状态动态可靠性进行分析。     

Optimal design of micro-nano displacement driving mechanism for obtaining mechanical properties of micro structure

The mechanical structures of micro-electro-mechanical systems (MEMS) are composed of different types of microstructures, and their mechanical properties are very important for the realisation and reliability of the system performance. One of the key problems in measuring the mechanical properties is the design and implementation of micro-nano displacement driving mechanisms. This paper describes a mechanism that adopts a two-level loading strategy, fast approach, and precise bending displacement loading structures, and has a theoretical analysis and optimal design based on optimal targets of resistance and displacement. The results show that the relative error is 6.98 % for the fast-approaching structure experiment and its optimal simulation and 4.26 % for the precise bending displacement loading structure (PBLS) experiment and its optimal simulation. The optimised micro-nano displacement loading mechanism can achieve optimal output performance under existing constraints.

     

An emotional learning-based fuzzy inference system for improvement of system reliability evaluation in redundancy allocation problem

A major challenge in reliability based optimal design problems is the evaluation of system reliability given a system design. Reliability evaluator is a tool, a model, or a system that analyses the reliability of a system given a specified system design. Reliability evaluator usually is embedded in reliability optimization model and it can be seen as a computational engine that can provide optimization model with the value of its objective function. Enhancing performance of the reliability evaluator in optimization models is important as the overall performance of optimization model is significantly affected by its embedded reliability evaluator. The purpose of this paper is to present an approach to improve the accuracy and generalization ability of evaluating system reliability in redundancy allocation problem. The main idea is to employ emotional learning-based fuzzy inference system (ELFIS) to improve performance of reliability evaluator. A series–parallel case reliability–redundancy allocation is considered and the proposed ELFIS is validated by comparison of its results with those of multi-layer perceptron neural network and adaptive network-based fuzzy inference system. Normalized mean squared error and mean absolute percentage error show that ELFIS can bring better accuracy in evaluating the system reliability for those reliability-based optimal designs.     

电子装备机械环境适应性指标优化方法研究

为了提高电子装备系统总体设计和指标分配能力,文中提出了一种电子装备系统机械环境适应性设计指标优化分配方法。该方法将最优化理论引入电子装备各级结构机械环境适应性设计指标分配的过程中,指导电子装备系统机械环境适应性设计指标分配过程,并提高指标分配的精准性,是一种值得推荐的总体设计方法。文中首先简单介绍了最优化方法的理论基础,并详细描述了电子装备系统机械环境适应性设计指标优化分配的建模过程,包括优化目标的确定、约束条件的设置、求解算法等。然后以某机载电子装备为例,依据此方法对其各级结构的环境适应性设计指标进行了优化分配。结果表明该方法切实可行。