基于区间可能度的区间参数桁架结构多目标拓扑优化

研究区间参数桁架结构在应力和频率约束下的多目标拓扑优化问题,即构建区间参数桁架结构的多目标拓扑优化模型,以各杆截面面积和拓扑逻辑变量为设计变量,结构总质量和结构最大位移上限最小为目标函数,满足单元区间应力可能度、区间频率可能度为约束条件.利用泰勒展开和函数的区间扩张导出应力、位移和频率响应的区间包,采用基于个体排序的Pareto 遗传算法求解其有约束多目标优化问题.两个数值算例验证文中模型及求解策略与方法的合理性和有效性.     

具有区间参数的不确定结构静力区间分析的一种算法

将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示,用有限元法建立静力区间线性方程组。对该方程组的求解提出了一种区间逐步离散的方法。此方法通过令独立的不确定性参数取区间内的离散值,将区间线性方程组的求解转化为相应的确定性问题,再搜索各方程解中的最大最小值得到每个区间分量的边界。先用数学算例对该算法的正确性和有效性进行了验证,然后应用于静力区间分析的工程算例,并与其它算法进行了比较。计算结果表明该算法的计算效率和准确性较高。     

基于不确定能力参数的制造资源区间优化检索方法

针对网络环境中制造资源和任务信息的不确定性,构建了资源和任务的信息模型,并对其能力参数进行了形式化描述。针对不确定性能力参数,探讨了制造资源参数区间的转化规则。利用区间距离的概念,提出一种在网络环境中进行制造资源优化检索的新方法,并通过实例验证了该方法的有效性。     

非确定区间桁架结构静力分析的区间因子法

工程中的不确定性问题目前可以通过概率方法、模糊方法和区间方法来解决。本文采取了新的区间分析方法(区间因子法)研究分析区间参数非确定性桁架结构的静力分析问题。利用区间因子法可以将结构的物理区间参数、几何变化尺寸等表达为其确定性量和区间因子的乘积,进而结构的位移和应力响应也就能表达为区间因子的函数。分析了算例中结构参数和外载荷的不确定性对结构响应的影响,并进行了对比和讨论,验证了本文方法的合理性与可行性。     

不确定结构区间分析的仿射算法

将结构系统中的不确定性参数用区间数表示,建立系统的区间有限元控制方程.对该方程组的求解提出一种基于导数信息的仿射算法.此方法通过令独立的不确定性参数转换成仿射型,将区间线性方程组的求解转化为相应的确定性问题,再搜索各方程解中的最大最小值,得到每个区间分量的边界.先用数学算例对该算法的正确性和有效性进行验证,然后应用于静力区间分析的工程算例,并与其他算法进行比较; 计算结果表明该算法的可行性和有效性.     

行驶时间区间不确定的装配线物料配送路径规划

为解决装配线物料配送中车辆行驶时间不确定导致物料不能及时送达的问题,提出行驶时间区间不确定的路径规划方法.不确定行驶时间由区间数表示,采取鲁棒优化方法,引入路径相关不确定参数,以最小化车辆行驶距离为目标,考虑三维装载和时间窗约束,建立装配线路径规划模型,并设计了一种混合遗传算法求解模型.算法中,采用锦标赛选择避免适应度...     

关于不确定结构非概率可靠性计算的研究

将结构的不确定参数描述为区间变量,基于非概率可靠性模型研究结构可靠性的两种计算方法.一种方法是先优化得到结构功能函数的最大和最小值,再计算功能函数均值和离差的比值;另一种是将功能函数标准化,并构造一种有约束优化模型,最优解分量的绝对值即非概率可靠性指标.算例表明,两种算法对于任意功能函数都是可行的;对于线性功能函数,两者等效;对于非线性功能函数,两者略有差异.计算的差异来源于两种非概率可靠性定义的不同.     

含区间参数结构的静态响应分析新方法

文中对含区间误差参数线性工程结构静态响应问题给出解的定义,并提出一种隐函数寻优求解新方法.该方法在不需要知道问题解具体解析表达式的前提下,直接利用区间线性方程组本身的微分形式,给出解向量关于区间参数敏感度的迭代表达式,并把它作为判别问题解所在区间的准则,利用问题具有极值的特点,借助于对分优化策略能客观上得到区间方程组的区间真解.算例结果表明方法的有效性和实用性.文中方法能推广用于工程模糊线性问题的求解,结合拟线性方法,也可用于求解相应的工程模糊非线性问题.     

考虑分布参数不确定的换热器封头结构优化研究

针对换热器封头的性能设计问题,对封头结构变量不确定性分析、Kriging近似模型构建、结构变量优化设计等方面进行了研究,提出了一种考虑分布参数不确定的换热器封头结构优化设计方法。基于对封头结构变量的不确定性来源的分析,建立了结构变量及其分布参数不确定性的表达函数;基于预测区间准则和遗传算法,构建了封头结构变量与流动不均匀度的自适应Kriging近似模型;建立了换热器封头结构优化设计函数,在Isight中实现了以流动不均匀度最低为目标的封头结构变量优化设计,获取了最佳封头结构尺寸。研究结果表明:优化后的封头结构的内部流动更均匀,降低了出口速度的不均匀度,提高了换热效率。     

区间参数桁架结构动力特征值分析的概率处理

将不确定桁架结构中的区间参数用随机变量来表示,对获得的广义区间特征值方程的求解方法进行了研究,提出了一种简洁的算法。此方法假定各区间参量在允许取值区间内为具有熵最大的矩形分布,各随机变量在所定义区域内均匀分布并假设它们彼此独立,将区间特征值方程的求解采用概率理论来处理,再利用随机因子算法,来确定结构动力特征值边界,并与用随机正态分布变量描述的区间求解做了比较。通过实际工程算例对本文方法的有效性进行了验证,并与其他算法进行了比较。     

A stochastic finite element dynamic analysis of structures with uncertain parameters

The real life structural systems are characterized by the inherent uncertainty in the definition of their parameters in the context of both space and time. In the present study a stochastic finite element method has been proposed in the frequency domain for analysis of structural dynamic problems involving uncertain parameters. The harmonic forces as well as earthquake-induced ground motion are treated as random process defined by respective power spectral density function. The uncertain structural parameters are modelled as homogeneous Gaussian stochastic field and discretized by the local averaging method. The discretized stochastic field is simulated by the Cholesky decomposition of respective covariance matrix. By expanding the uncertain dynamic stiffness matrix about its reference value the Neumann expansion method is introduced in the finite element procedure within the framework of Monte Carlo simulation. This approach involves only single decomposition of the dynamic stiffness matrix for entire simulated structure. Thus a considerable saving of computing time and the facility that several stochastic fields can be simultaneously handled are the basic advantages of the proposed formulation. Numerical examples are presented to elucidate the accuracy and efficiency of the proposed method with the direct Monte Carlo simulation.     

Robust stability criterion for fractional-order systems with interval uncertain coefficients and a time-delay

This study investigates the robust stability of fractional-order systems with interval coefficients and a time-delay. By the Minkowski Sum, the vertices of value set with respect to the characteristic function of the investigated fractional-order system are offered, avoiding the calculations of the redundant vertices. Meanwhile, a function depending on the obtained vertices is defined to represent the position relationship between the origin and the value set. Based on the zero exclusion principle, we propose sufficient and necessary conditions to determine the robust stability of fractional-order systems with interval uncertain coefficients and a time-delay. Finally, illustrative examples are offered to verify the effectiveness of the proposed robust stability criterion.     

Interval type-2 fuzzy PID controller for uncertain nonlinear inverted pendulum system

In this paper, the interval type-2 fuzzy proportional–integral–derivative controller (IT2F-PID) is proposed for controlling an inverted pendulum on a cart system with an uncertain model. The proposed controller is designed using a new method of type-reduction that we have proposed, which is called the simplified type-reduction method. The proposed IT2F-PID controller is able to handle the effect of structure uncertainties due to the structure of the interval type-2 fuzzy logic system (IT2-FLS). The results of the proposed IT2F-PID controller using a new method of type-reduction are compared with the other proposed IT2F-PID controller using the uncertainty bound method and the type-1 fuzzy PID controller (T1F-PID). The simulation and practical results show that the performance of the proposed controller is significantly improved compared with the T1F-PID controller.     

数控车床切削参数优化建模研究

为提高加工效率和质量、降低加工成本,根据数控车床在粗、精加工过程中不同的切削特点和要求,分别对两种情况下的切削参数优化数学模型进行研究,并详细分析了相关的优化约束规则,最后对约束的具体实现方法做了说明。     

Research on dynamic transmission error of harmonic drive with uncertain parameters by an interval method

Transmission error is one of the most important performance indicators for evaluating harmonic drives, and can have crippling effects on positioning accuracy and stability of industrial robots. However, most of the existing error analysis methods focus on a single factor, and do not consider the uncertainty of dynamic parameters, leading to evident limitations. In the present study, static transmission error (caused by manufacturing and assembly error) and dynamic transmission error (generated by static transmission error and dynamic parameters) of a harmonic drive are modeled. An interval method is developed and used to numerically express uncertain dynamic parameters of the system. Chebyshev polynomials are used to approximate the dynamic differential equations of the harmonic drive, and then the distribution of dynamic transmission error and its relationship with uncertain parameters are discussed in detail. In addition, a global sensitivity analysis is carried out to intuitively demonstrate how much impact each parameter has on dynamic transmission error. Our results suggest that the moment of inertia J_in and the torsional stiffness coefficient k₁ have a large influence on dynamic transmission error. Finally, the proposed method is validated by experiment. The method can be adopted to determine the upper and lower bounds of dynamic transmission error of dynamic systems under the influence of uncertain parameters and provides a theoretical basis for transmission error optimization and compensation.     

非线性不确定系统的自适应反馈控制方法

针对具有模型不确定且参数未知的单输入单输出的非线性系统的特点,文中提出了一种自适应反馈控制方法。该方法中,假设系统被调整量最高阶导数的理想值为已知。由于方法仅需要对被控对象的调整量的输出进行反馈,而不要求状态量的具体值,所以降低了算法实现的难度。通过数值仿真验证了方法的可行性和有效性。     

面向重型数控机床的加工工艺参数优化方法

为提高重型数控机床的加工质量与效率,提出一种基于数值模拟与优化算法相结合的加工工艺参数优化方法。通过为重型数控机床的加工过程所构造的非线性动力学模型,建立加工工艺参数与加工表面粗糙度的映射关系,以加工工艺参数组合为决策变量,以加工表面粗糙度和加工尺寸精度等为目标函数,建立重型数控机床加工工艺参数多目标数学优化模型,并采用网格直接寻优算法对数学优化模型进行寻优求解,最终得到重型数控机床的最优加工工艺参数组合。以某重型数控机床的铣削加工过程为例进行实例验证,并通过对比单目标优化结果验证了该多目标优化方法的优越性。     

高效高质量铣削参数多目标优化方法研究

机床的切削参数决定着机床加工的质量及加工效率,传统的切削参数选择方法基于工人经验,很难实现加工质量与效率的最优。针对以上问题,提出了一种面向高效、高质量加工的数控机床铣削参数多目标优化算法。算法以铣削四要素(切削速度、每齿进给量、切削深度和切削宽度)为优化变量,以最小切削力和最大材料去除率为优化目标;采用基于Tent映射的混沌初始化多目标粒子群优化模型进行参数优化,采用优化前后不同参数组合构建四因素四水平的正交实验,以表面粗糙度值作为加工质量主要表征,比较优化前后参数组合的实验结果。结果验证了优化方法和优化模型的有效性。     

区间参数结构的冲击应力分析

分析了传统结构冲击应力分析方法中存在的不足,探讨了结构冲击应力分析中的结构参数的不确定性,将结构冲击应力分析方法中的不确定性参数用区间变量来描述,基于区间模型提出了区间参数结构冲击应力分析的新方法。