基于随机模型的动车组制动模块稳健优化设计

针对目前产品优化设计中未考虑设计变量随机性和灵敏度指数对产品质量特性的影响及优化求解效率低等问题,提出一种综合考虑灵敏度指数与质量损失函数的稳健优化设计方法。通过假设设计变量的分布类型,得到设计变量的概率分布特征,将设计变量对产品质量特性的灵敏度指数与质量损失函数加权整合,并以此作为优化目标,以设计变量的容差作为约束条件,构建随机稳健优化模型。通过扩大种群数目、改进控制参数及增加惩罚因子的方法对遗传算法进行改进,结合改进的遗传算法对优化模型进行求解,得到优化模型的全局稳健最优解。以某动车组制动模块为例,采用给出的方法对其进行稳健优化设计,验证该方法的有效性与合理性。优化结果表明,该方法能够实现动车组制动模块的稳健优化设计,提高了制动模块的抗干扰能力。     

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。     

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。     

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。     

基于改进遗传算法的稳健可靠性优化设计

针对单目标多约束非线性优化问题的稳健可靠性优化设计,使用摄动随机有限元法进行可靠性设计,并对优化问题的目标函数和约束函数进行灵敏度分析,产生灵敏度附加项,建立稳健可靠性优化设计模型。为了提高求解效率,提出一种改进遗传算法,并应用于梁结构的稳健可靠性优化设计模型求解中,实例说明该方法的可行性与实用性。     

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。     

基于灵敏度分析的发动机悬置系统稳健优化设计

本文基于灵敏度分析的发动机悬置系统稳健优化设计为研究课题,以发动机悬置系统能量解耦作为本研究的参照目标,以悬置刚度参数为设计变量,考虑各种因素对悬置刚度参数灵敏度的影响,建立了多目标优化数学模型。采用遗传优化算法对发动机悬置系统刚度参数进行了稳健优化设计,并用蒙特卡罗方法进行了分析。研究结果表明,本次研究所采用的方法和建立的模型能够有效的降低发动机悬置系统能量解耦度对悬置刚度参数的灵敏度,有效的优化设计了发动机悬置系统,提高了实用性。     

工程稳健优化设计

本文从工程设计观点讨论了设计解的稳健性、稳健设计和稳健优化设计的基本概念,提出了一种基于随机优化技术的稳健优化设计的建模原理和求解算法,这一方法将通过调整设计变量的名义值和控制它的容差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。     

基于均值1阶Esscher近似的可靠性稳健设计

将均值1阶Esscher近似可靠性分析方法、灵敏度分析技术及稳健设计方法相结合,提出了一种新的可靠性稳健设计方法,即基于均值1阶Esscher近似可靠性的稳健优化设计。可靠性稳健设计方法将质量和灵敏度作为目标,可靠度作为约束,最终归结为一个多目标优化问题。均值1阶Esscher近似可靠性方法适用于基本随机变量是正态或非正态、连续或独立的失效概率的计算,但要求这些随机变量相互独立,有矩母函数,并且极限状态函数具有显示表达式。因此,提出的可靠性稳健设计方法对于含非正态变量的稳健优化设计问题具有较高的计算精度。     

传动机械稳健优化设计系统的构建

在研究稳健优化设计理论的基础上，构建了稳健优化设计系统模型，并应用于传动机械设计中。从传动机械的方案设计阶段中，运用稳健性分析的方法选择较稳健的方案，到详细设计阶段中，主要传动元件参数的稳健优化设计，整个设计过程充分考虑了不确定因素的影响，以提高传动机械的抗干扰能力，保证其质量稳健性。文中对各个功能模块进行了详细的阐述。     

多学科优化设计技术及其应用研究

多学科优化设计已被广泛应用在汽车、飞机、工程机械等行业.利用多学科优化理论建立机械、液压、电控等多学科优化模型,在ISIGHT软件中搭建优化流程,进行DOE试验设计、优化设计、可靠性稳健性优化设计,得到系统优化结果,可以节约产品成本,提高产品质量.本文介绍了多学科优化设计的发展,并进行了一典型构件的优化设计.     

液压伺服系统状态估计和参数辨识的鲁棒算法

针对液压伺服系统不易进行状态估计和参数辨识的问题,提出了一种鲁棒算法,把液压伺服系统的动态行为当作一个具有时变参数的线性随机状态空间模型来描述,把故障当作系统参数变化,将参数公式中重要项进行泰勒级数展开,推导线性状态方程和线性测量方程,从而得出状态向量和参数向量的估计。在液压伺服系统中实验结果表明:该鲁棒算法能很好地对液压伺服系统进行状态估计和参数辨识;并且相比于其他算法,收敛速度快,对非高斯噪声和系统参数故障的存在敏感性较低,鲁棒性好。     

Dynamic multi-response optimization using principal component analysis and multiple criteria evaluation of the grey relation model

The application of parameter design methodology has been considerable in recent years to make system performance robust over a wide range of input conditions. This notion has been referred to as a robust design with dynamic characteristics. Due to product complexity, multiple correlated characteristics must be simultaneously evaluated for improving product quality. Dynamic multi-response optimization is becoming an important issue to contemporary industry. This study developed a novel procedure of optimizing dynamic multi-responses using principal component analysis (PCA) and multiple criteria evaluation of the grey relation model. PCA can consider the correlations among multiple quality characteristics to obtain uncorrelated components. These components are then substituted into multiple criteria evaluation of the grey relation model to determine the optimal factor level combination. A case study demonstrates the effectiveness of the proposed procedure for optimizing dynamic multi-response processes.     

Multi-response design of Nd:YAG laser drilling of Ni-based superalloy sheets using Taguchi��s quality loss function, multivariate statistical methods and artificial intelligence

This paper presents a hybrid design strategy for the determination of the optimum laser drilling parameters which simultaneously meets the requirements for seven quality characteristics (responses) of the holes produced during pulsed Nd:YAG laser drilling of a thin sheet of nickel-based superalloy Nimonic 263. The process was designed using two approaches based on the experimental data. In the first approach, the quality losses of seven correlated responses were uncorrelated into a set of components using the principal component analysis; then the grey relational analysis was applied to synthesise components into a synthetic performance measure. Since this approach considered only parameter values used in the experiment, the second approach was developed to find the global optimal parameters solution using an artificial neural network to model the relation between parameters and a synthetic performance measure, and a genetic algorithm to perform a search for the global optimum in a continual multidimensional space. The analysis of the application indicated that the proposed approaches gave a better result, in terms of the optimal parameter settings that yield the maximal synthetic performance measure, than several commonly used methods for multi-response process parameters design. The results demonstrated that the robust Nd:YAG laser drilling of Ni-based superalloy sheets was designed with respect to the requirements for seven quality characteristics of the drilled holes, by using the proposed strategy.     

Design of H(infinity) robust fault detection filter for linear uncertain time-delay systems

In this paper, the robust fault detection filter design problem for linear time-delay systems with both unknown inputs and parameter uncertainties is studied. Using a multiobjective optimization technique, a new performance index is introduced, which takes into account the robustness of the fault detection filter against disturbances and sensitivity to faults simultaneously. The reference residual model is then designed based on this performance index to formulate the robust fault detection filter design problem as an H(infinity) model-matching problem. By applying robust H(infinity) optimization control technique, the existence condition of the robust fault detection filter for linear time-delay systems with both unknown inputs and parameter uncertainties is presented in terms of linear matrix inequality formulation, independently of time delay. In order to detect the fault, an adaptive threshold which depends on the inputs is finally determined. An illustrative design example is used to demonstrate the validity of the proposed approach.     

摩擦力不确定的机器人液压驱动器的精确控制

基于H∞鲁棒控制器来改善机器人液压系统位置控制性能。首先经液压动力学和机械动力学分析,建立液压驱动系统的数学模型,摩擦力采用Dahl模型。然后按系统参数标称值设计基于混合灵敏度的H∞鲁棒控制器,对权值函数进行优化选择。最后经仿真和实验验证得出如下结论：该控制方法可以有效抑制摩擦力参数误差对位置跟踪控制的影响,尤其在速度换向时摩擦力模型的不确定性产生的影响,显著减小了位置跟踪误差,且该控制器稳态和过渡性能都优于传统PID控制器。