基于排队网的柔性装配线设备优化配置方法

针对面向资源的工程订货生产方式下柔性装配线生产系统的设备配置问题,以最小化设备投资成本为目标,建立了具有系统产能(产出率)和订单交货期(生产周期)双重约束的优化模型。由于该优化问题是一个随机非线性的整数规划问题,首先基于具有有限缓冲区的开排队网建模方法,提出扩展近似计算的方法求解系统性能指标值,并给出缓冲区容量配置与设备配置的约束关系。然后提出一种启发式优化算法求解设备优化配置方案。最后设计两类算例,算例一将扩展近似法的求解结果与仿真进行对比,验证了扩展近似法的精确性;算例二通过案例的求解确定合理的设备配置优化方案。     

串接系统可靠度优化分配研究

提出并分析了两种不同优化目标时串接系统可靠度的优化分配方法，认为以系统成本和损失期望之和最小为优化目标的可靠度优化分配方法较为合理，并给出了具体算例     

基于可靠性仿真面向维护的刮板输送机链条优化设计

基于刮板圆环链的失效时间分布函数,重构了面向维护的刮板链可靠性模型,对刮板链服役运行过程中的可靠性变化进行仿真分析;建立了综合考虑系统维护周期、全寿命周期成本和系统可靠度的刮板链优化设计模型,提出了基于可靠性仿真的刮板链优化设计方法。仿真结果表明,该设计方法可以优选系统的刮板链设计方案,合理选择圆环链的配置,优化系统的维护周期。     

输送机结构可靠性优化设计方法研究

考虑输送机结构尺寸、载荷、材料性能等的随机性,以结构可靠度为目标或约束,给出两类可靠性优化设计模型。应用一次可靠度方法,研究双循环方法、单循环方法进行优化求解,在此基础上进一步改进,提出了可靠性优化求解的混合循环方法。最后,以某输送机的齿轮传动系为对象,进行可靠性优化建模、求解;结果表明:可靠性优化方案既实现了结构的减重,又提高结构的可靠性,满足了设计指标要求;提出的混合循环法,保证了可靠度计算精度的同时,具有较高的计算效率。     

基于遗传算法的复杂系统可靠性冗余优化研究

由于复杂系统可靠度函数常具有非线性的特点，因此如何确定复杂系统各单元冗余数，既满足设计可靠度要求、又使系统成本最小是冗余优化问题中的一个难点。文中针对复杂系统的特点，提出一种基于遗传算法的多目标可靠性冗余优化方法。同时，将其和现有的可靠性冗余优化方法进行了比较分析，结果表明该方法具有全局最优和更强的适应性与求解能力。     

太阳能汽车续航模型及光储优化配置方法

针对太阳能汽车中能量系统投资成本和续航能力的矛盾问题,同时为了实现太阳能汽车光储容量配置方法,对太阳能汽车中光伏电源、储能系统和主要负荷的特性进行了研究,采用通用光储混合能量系统结构为对象,建立了光储容量优化配置模型,提出了一种基于NSGA-II多目标优化算法的太阳能汽车光储容量优化配置方法。建立了太阳能汽车续航能力计算模型,用于分析该容量配置方法的效果。利用NSGA-II多目标优化算法对光伏电源和储能系统容量进行了求解,得到了满足能源系统成本与续航能力优化目标的配置方案。通过算例求解了光储容量配置方法最优解集,针对具体工程案例优化了配置方案并对该配置方案进行了分析。结果表明:该太阳能汽车续航模型的准确性和光储容量优化配置方法的有效性、可靠性。     

考虑共因失效的多态系统可靠性优化

建立了考虑共因失效的多态系统可靠性优化模型,并对优化模型进行了求解。针对市场上可供选择单元的性能、可靠度和费用参数,建立了以系统费用最少为目标,以系统可靠度为约束条件的优化模型。利用通用生成函数法分析了考虑共因失效的多态系统可靠度计算问题,利用遗传算法分析了优化模型的求解问题,并且对比了不考虑共因失效时和考虑共因失效时所得到的优化结果。结果表明,在分析发生共因失效的多态系统可靠性冗余配置优化问题时,应更加注重所选择单元的可靠度而不仅仅是单元的冗余数量。     

基于混合蚁群算法的动态产品配置求解方法研究

针对大规模定制生产模式下产品配置求解的特点,提出一种基于混合蚁群算法的产品配置求解方法。该方法将配置过程分为两层,首先采用模糊综合评判法等技术构建过滤器,以缩小配置空间和建立合理的配置空间逻辑结构;进而基于蚁群优化配置算法,实现产品的优化配置。最后给出了自吸泵产品配置求解的应用实例。     

基于混合蚁群算法的动态产品配置求解方法研究

针对大规模定制生产模式下产品配置求解的特点,提出一种基于混合蚁群算法的产品配置求解方法.该方法将配置过程分为两层,首先采用模糊综合评判法等技术构建过滤器,以缩小配置空间和建立合理的配置空间逻辑结构;进而基于蚁群优化配置算法,实现产品的优化配置.最后给出了自吸泵产品配置求解的应用实例.     

相关失效结构系统可靠度的近似求解方法

失效相关是机械结构系统的普遍特征，对失效相关结构系统的可靠性分析，一般采用近似方法以简化计算。文中从分析相关程度对结构系统可靠度影响入手，在给定临界相关系数的基础上，按相关程度大小把各失效形式分成强相关、弱相关、中等相关三类，分别采用不同的近似原则，提出失效相关结构系统可靠度近似求解的新方法，对传统求解方法进行改进，有效提高结构系统可靠度求解的计算效率和计算精度。算例验证了方法的可行性。     

基于试验与仿真联合分析的喷涂机器人轨迹精度可靠性研究

采用链驱动的喷涂机器人易于实现本体的轻量化、末端高灵活度与正压防爆系统设计,从而满足家具、钢结构等一般涂装行业对喷涂机器人工作空间与腕部灵活度的要求,深入分析链驱动机器人的运动可靠性对喷涂质量和效率的提高具有重要意义。针对链驱动喷涂机器人的运动可靠性问题,采用一种基于试验与仿真联合分析的机器人末端轨迹精度可靠性分析方法。以旋量法为基础建立了喷涂机器人本体和喷枪的运动学模型,从工业机器人的操作臂性能和运动规律的角度出发,研究了喷涂机器人运动精度的影响因素。分析了链驱动喷涂机器人的优缺点和末端轨迹精度的影响状况,并结合机器人本体的运动学参数,建立了基于随机变量的喷涂机器人运动误差模型。通过试验结果的分析来确定影响喷涂机器人运动误差的随机变量的分布特征,从而对机器人末端轨迹精度的运动可靠性进行更加精确的仿真分析。最后,通过喷涂机器人工作平台对末端轨迹精度的运动误差进行试验验证并与传统的仿真分析方法进行对比,结果显示该分析方法更准确。研究成果为进一步分析喷涂机器人的机构优化、轨迹规划和漆膜质量提供试验基础和理论依据。     

取件机械臂定位精度的可靠性优化研究

针对取件机械臂存在的绝对定位精度低、成本高等问题,采用基于定位精度可靠度的评价方法对机械臂进行了可靠性优化设计。使用多体系统理论建立了机械臂的静态误差模型,基于蒙特卡罗法对其定位精度进行了分析,并得出了机械臂末端总的误差敏感度。采用响应面法建立了机械臂动态误差的近似模型,并得出了其输出量表达式,考虑工程实际中动态误差与静态误差的耦合,将动态误差等效为机械臂的末端形变,建立了动静态耦合误差模型。以定位精度可靠度为约束,成本与体积最小为目标,静态误差源与结构参数为设计变量,建立了定位精度的优化模型,利用NCGA-II算法结合蒙特卡罗法对设计变量进行了优化设计。研究结果表明,优化使定位精度可靠度满足实际要求,成本与体积分别降低了15%与7.6%,为机械臂的设计制造提供了依据。     

基于模糊逻辑的浆液下搅拌机器人路径跟踪研究

首先建立了浆液下搅拌机器人车体的运动学模型，然后分析了传统的控制方法无法对其进行精确路径跟踪的原因，设计了用于机器人路径跟踪的模糊控制器，最后经过被控对象的分析与实验，验证了模糊控制器具有使用方便、精度高和稳定性好等优点。     

面向工业机器人系统的三种可靠度配置策略的研究

工业机器人的可靠性决定着它的应用前景及质量,而我国的工业机器人的可靠性并不容乐观,急需加以提高,针对这种情况,本文给出了三种有效的面向不同系统要求的工业机器人系统可靠度配置策略:"最小努力及比例"分配法适用于首次研制出来、已投入使用并准备进行产品生产,进一步提高其可靠度的工业机器人系统;"混联"分配法是一种简便易行的工业机器人系统可靠度分配方法,此方法适用于在无约束条件下进行研制新型工业机器人时,对其进行的系统可靠度分配,使得所研制的工业机器人具有较高的可靠性;"两级优化"分配是在有约束条件下的一种可靠度优化分配方法.这三种工业机器人配置策略的研究作为其可靠性设计中一个关键环节,不仅具有理论研究价值,同时具有重大的现实意义.     

车床主传动系统的计算机辅助设计

系统地分析了车床主传动系统方案决策的优化设计方法 ,并从图论理论出发 ,运用分级模块式设计方法 ,提出了一种优化车床主传动系统设计方案的新方法 ,建立了数学模型和优化方法 ,该方法和程序可用于车床变速箱传动方案的优化设计 ,可提高设计精度 ,缩短设计时间     

机器人辅助激光超声检测系统及参量匹配方法

为解决飞行器复合材料构件的非接触、高精度无损检测问题,提出基于关节型机器人的激光超声检测系统及光声学参量匹配方法。采用有限元方法建立层状复合材料模型,计算分析材料层状各向异性导致激光超声的非对称分布、声束倾斜和畸变特征,结合实验分析得出利用激光超声表征分层的光声学参量匹配方法。在系统设计上,利用1 064 nm波长的Nd:YAG脉冲激光器激励超声波,利用基于光折变效应的双波混合干涉测量系统探测超声信号,激励和探测激光由光纤传导并投射至被检测工件表面,采用精密六轴关节型机器人作为C型扫描装置,建立系统的实验室原型,实现碳/环氧复合材料试样的C型扫描检测,得到试样中模拟缺陷的分布、形状和尺寸特征,验证了检测系统及参量匹配方法的有效性。研究结果表明,研制的机器人辅助激光超声检测系统可以实现碳/环氧复合材料内部直径1 mm以上分层的检测与成像,在飞行器复合材料构件的无损检测方面具有应用前景。     

环形移动装置的精度分析与优化研究

针对环形焊缝自动焊接装置中移动装置存在的低精度、高成本等问题,将精度可靠性的评价方法应用到移动装置的精度分析与优化中。基于多体系统理论建立了移动装置的误差模型,采用蒙特卡洛法对移动装置的运动误差进行了精度分析。以精度分析中误差敏感度的分析结果为基础,建立了以移动装置制造成本最低为优化目标、以满足精度可靠性设计要求为性能约束的移动装置精度分配优化模型,利用多岛遗传算法与蒙特卡洛法相结合对移动装置的误差源进行了精度分配优化设计。研究结果表明,移动装置经过优化后,精度可靠性达到设计要求,且与经验设计相比,制造成本降低19.1%,为环形移动装置的加工制造提供了依据。     

配电线路绝缘包裹机器人研制

在介绍国内外输电线路现有机器人研究基础上,针对配电线路绝缘修复领域短板,开发了一套能够在线修复配电线路绝缘皮损伤的包裹机器人。首先,对绝缘包裹机器人的机械结构进行了设计研究,包括行走装置、升降装置和柔性输送与包裹装置;然后,开发了相应的控制系统,包括无线通讯、视觉系统等,并对其进行了抗干扰试验和耐压试验,试验结果合格;最后,通过现场绝缘包裹测试完成了机器人的功能性与可靠性验证。本项目所研发的机器人突破了在线修复、柔性包裹等技术瓶颈,解决了人工修复带来的一系列问题。样机通过现场带电包裹试验,绝缘包裹效果符合行业标准要求,达到了预期效果。     

双运带式输送机的模糊可靠性优化设计

带式输送机应该是技术合理,整机成本和运行费用低。一般输送带的成本约占整机成本的50%,电费为主要运行费用。所以这里以双运带式输送机牵引电机的功率最小为目标函数,以输送带运行速度、输送带宽度、输送带最小张力点张力、托辊间距为设计变量,考虑影响约束边界的模糊性、输送带强度的模糊性和输送带计算应力的随机性,建立双运带式输送机主参数的模糊可靠性优化设计的数学模型,应用Hopfield型神经网络算法对模型进行求解。结果表明:Hopfield型神经网络算法应用于双运带式输送机主参数的模糊可靠性优化设计十分有效。     

Reliability analysis of degradation with a new independent increment process

Degradation test is an important method to assess the reliability of complex systems and highly reliable products. The effectiveness of a degradation model depends strongly on the suitability of the model to describe the process. This paper proposes a new degradation model in which the characteristics of the widely used stochastic process and degradation path models are considered simultaneously. According to the proposed model, closed-form expressions of the performance distribution, failure time distribution and their percentiles, as well as reliability, can be obtained easily. A one-stage procedure is then developed to estimate the model parameters, based on which, estimations of the performance distribution, failure time distribution, and reliability are also presented in the paper. Finally, simulation studies are conducted to validate the proposed method. Results suggest that the method provides precise estimates even for zero-failure cases or an extremely small sample size of approximately five.