基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计

以实现多约束非线性优化问题的可靠性稳健优化设计为目标,在应用可靠性随机摄动技术建立多失效模式下机械零部件可靠度约束函数的基础上,构建了可靠性优化设计数学模型;通过对其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,提出了两种基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;应用Matlab语言的优化和符号工具箱来实现新型旋转式立体车库载车台主梁结构的可靠性稳健优化设计。算例表明,提出的可靠性稳健优化设计方法具有较高的精度和可靠度,为机械零件的可靠性设计提供了理论依据。     

基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计

以实现多约束非线性优化问题的可靠性稳健优化设计为目标,在应用可靠性随机摄动技术建立多失效模式下机械零部件可靠度约束函数的基础上,构建了可靠性优化设计数学模型;通过对其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,提出了两种基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;应用Matlab语言的优化和符号工具箱来实现新型旋转式立体车库载车台主梁结构的可靠性稳健优化设计。算例表明,提出的可靠性稳健优化设计方法具有较高的精度和可靠度,为机械零件的可靠性设计提供了理论依据。     

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,并运用该方法对汽车离合器膜片弹簧进行了计算。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。     

基于灵敏度附加目标函数的起重机主梁稳健优化设计

针对存在于起重机金属结构设计中的不确定性因素,提出了一种基于灵敏度分析的起重机金属结构稳健优化设计方法,建立了基于灵敏度附加目标函数及灰色关联度理论的起重机金属结构多目标稳健优化设计模型。以某桥式起重机主梁为研究对象,在对其各性能进行灵敏度分析的基础上,结合Matlab优化工具箱,应用该模型进行起重机主梁的稳健优化设计,结果显示:当考虑结构的非确定性因素时,所构建的稳健优化设计模型和灰色关联度的多目标优化解法可以在保证起重机主梁稳健及安全的前提下实现结构的轻量化设计,为其它复杂结构的稳健优化提供一定的技术指导。     

整体法兰的可靠性稳健优化设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度分析技术与稳健设计方法相结合,讨论整体法兰的可靠性稳健优化设计问题,提出可靠性稳健优化设计的计算方法。把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健优化设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。数值算例表明所提出的数值计算方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健优化设计方法。     

机械零件的稳健可靠性优化设计

提出一种可以提高机械零件可靠性和稳健性的优化设计方法.用凸集模型描述零件设计中存在的不确定性,采用物理规划方法构造不确定性参数的不满意度函数,通过极小化不满意度函数最差值实现目标函数的稳健性,通过灵敏度分析实现约束函数的稳健性.建立了基于物理规划和灵敏度分析的稳健可靠性优化模型,这种模型是一种嵌套的优化模型,采用分层方法对其求解.通过气门弹簧优化设计实例说明了该方法的有效性和合理性.     

鱼雷螺钉联接结构可靠性稳健优化设计

将可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析方法相结合,应用可靠性稳健设计优化理论方法,对鱼雷螺钉联接结构进行了可靠性稳健优化设计.给出了计算分析结果.为工程实际的机械产品的可靠性稳健优化设计提供了理论依据.     

磁力泵密封壳可靠性稳健优化设计研究

为实现磁力泵密封壳的可靠性稳健优化设计,本文在可靠性优化设计理论的基础上,结合敏度分析与稳健设计理论,提出了基于敏度分析的可靠性稳健优化的设计方法。在应力、强度及其他随机变量均服从正态分布的条件下,推导出密封壳优化设计的数学模型。以某型号磁力泵密封壳为例验证提出方法的可行性与实用性,为工程实际中同类产品的设计提供了一定的方法指导。     

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。     

空心传动轴的可靠性稳健优化设计

在以单目标为主要型式的普通可靠性优化设计模型的基础上，考虑把可靠性灵敏度也作为一个目标函数融入到可靠性优化设计中，建立起空心传动轴的多目标可靠性稳健优化设计模型。并结合实例说明可靠性稳健优化设计方法比传统设计方法更实用。     

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。     

Multi-parameter Sensitivity Analysis and Application Research in the Robust Optimization Design for Complex Nonlinear System

The current research of complex nonlinear system robust optimization mainly focuses on the features of design parameters, such as probability density functions, boundary conditions, etc. After parameters study, high-dimensional curve or robust control design is used to find an accurate robust solution. However, there may exist complex interaction between parameters and practical engineering system. With the increase of the number of parameters, it is getting hard to determine high-dimensional curves and robust control methods, thus it’s difficult to get the robust design solutions. In this paper, a method of global sensitivity analysis based on divided variables in groups is proposed. By making relevant variables in one group and keeping each other independent among sets of variables, global sensitivity analysis is conducted in grouped variables and the importance of parameters is evaluated by calculating the contribution value of each parameter to the total variance of system response. By ranking the importance of input parameters, relatively important parameters are chosen to conduct robust design analysis of the system. By applying this method to the robust optimization design of a real complex nonlinear system-a vehicle occupant restraint system with multi-parameter, good solution is gained and the response variance of the objective function is reduced to 0.01, which indicates that the robustness of the occupant restraint system is improved in a great degree and the method is effective and valuable for the robust design of complex nonlinear system. This research proposes a new method which can be used to obtain solutions for complex nonlinear system robust design.     

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。     

电梯系统垂直振动的频率敏感度分析与鲁棒设计

考虑曳引绳刚度在电梯运行过程中具有变刚度的特性,利用Lagrange方程对电梯系统建立了7自由度的振动微分方程,通过试验设计方法得出随机变量与系统频率响应的数值关系,利用人工神经网络技术获得随机变量与频率响应之间的显性函数关系式。根据激振频率与固有频率之比不超过规定值的关系准则,定义了电梯系统纵向振动的可靠性模式,运用频率可靠性分析方法,提出多频激励情况下的系统的频率可靠性及其敏感度的分析方法。在此基础上,结合可靠性敏感度理论与稳健设计方法,将可靠性敏感度融入到目标优化设计中,建立系统频率可靠性鲁棒设计模型。通过工程算例,将可靠性敏感度理论和稳健设计方法应用到电梯系统设计当中,得到满足鲁棒设计要求的随机参数值。结果表明,该方法具有较高的计算效率和求解精度,可以作为电梯系统稳健设计的理论依据。     

基于性能稳健偏差的区间型参数稳健设计优化

提出了基于系统性能稳健偏差的稳健设计优化方法。该方法针对区间型参数非梯度性能函数的稳健设计问题，应用性能稳健偏差概念评估目标性能函数和约束性能函数的稳健性，形成了三层次稳健设计优化模型：①搜索优化设计点；②迭代策略搜索设计点的目标函数和约束函数的稳健偏差；③优化寻求给定性能偏差所对应的稳健性指数。该方法可获得同时满足约束条件和目标值稳健性要求的优化设计，并输出目标值及其稳健偏差。用三杆桁架结构稳健设计优化说明了该方法的用法和特点。     

基于改进PSO的可靠性稳健优化计算方法

基于现代设计方法和可靠性设计理论,建立了多目标约束优化数学模型,根据动态加速常数和速度自适应的改进粒子群算法(PSO),用编写的程序代码实现了数学模型的数值化求解。同时研究了加速常数和粒子速度的变化对优化计算结果的影响规律。算例表明,提出的可靠性稳健优化计算方法与传统方法相比,具有简便易行、能迅速得到结构可靠性稳健优化设计信息的优点,适合工程应用。     

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。     

随机与区间不确定下基于近似灵敏度的序列

为解决复杂系统多学科可靠性设计优化过程中由于存在多源不确定性和多层嵌套而导致的计算效率低的问题,将近似灵敏度技术与两级集成系统综合策略(Bi-level integrated system synthesis,BLISS)和功能测度法集成,提出一种能同时处理随机和区间不确定性的序列化多学科可靠性设计优化方法。基于概率论和凸模型对混合不确定性进行量化,提出一种随机和区间不确定性下的混合可靠性评价指标,并基于功能测度法建立多学科可靠性设计优化模型。采用近似灵敏度信息替代实际灵敏度值,将近似灵敏度技术同时嵌入多级多学科设计优化策略和多学科可靠性分析方法中,避免每轮循环都进行全局灵敏度信息的分析与迭代,提高了计算效率。基于序列化思想同时将四层嵌套的多学科可靠性设计优化循环和三层嵌套的多学科可靠性分析过程进行解耦,形成一个单循环顺序执行的多学科可靠性设计优化过程,避免了每轮循环对整个可靠性分析模型进行迭代分析的过程,减少灵敏度分析和多学科分析次数。以汽车侧撞工程设计为例,验证了该法具有同时处理随机和区间不确定性的能力,并且计算效率较传统方法分别提高了10.98%和23.63%,表明该法具有一定工程实用价值。     

车辆前轴的多目标可靠性稳健优化设计

应用车辆零部件可靠性稳健优化设计的理论方法，对车辆前轴进行了可靠性稳健优化设计。通过模糊多目标粒子群算法求出所有满足约束性条件的pareto解集，结合实际情况，依据pareto解集确定零部件的设计规格。实验证明该方法能迅速有效地获得可靠性稳健设计的信息。     

基于正交试验的稳健优化设计方法及其工程应用

提出了一种较为实用的、准确的稳健优化设计方法。作为优化设计整体中的一部分，该方法允许设计者准确地考虑和控制设计变量和设计参数变化的影响，且能限制或减小偏差对目标函数或约束条件的影响。对优化设计和稳健优化设计所得的结果进行了比较、分析和讨论，结果表明，稳健优化设计后滑履的性能得到了较大改善和提高。