基于区间分析的非概率稳健优化设计

提出了一种新的基于区间分析的非概率稳健优化设计模型.利用非线性区间数规划和函数的区间扩张,对稳健性指标进行了计算,将含有区间参数的常规稳健优化模型转化为确定性的稳健优化模型,转化后的模型能够根据设计者要求实现任意指定稳健性的优化目标,最终建立了两级稳健优化设计模型.该模型无需知道设计参数的概率分布函数,也不要求目标函数...     

基于区间分析的结构非概率可靠性优化设计

将结构体系及其所处复杂环境中的不确定参数描述为区间变量,在区间可靠性分析方法的基础上,发展出一种结构非概率可靠性优化模型,可给出满足一定可靠性要求的优化设计方案.结构非概率可靠性优化过程包含两个层面,外层根据问题特征选用不同的全局寻优能力较强的优化算法,内层根据响应对不确定性量的敏感程度可使用基于Taylor展开的区间分析方法和配点型区间分析方法代替优化过程以评估结构响应的上界和下界.这种优化方式既避免了两层嵌套优化,极大的降低了优化过程的计算量,又可充分利用现有成熟的优化算法,程序的可移植性强.模型中使用改进的两种不同的区间可靠性模型,分别为基于区间能度方法的＂1公式模型＂和基于图表法的＂2公式模型＂,实用性强.文中的两个数值算例表明了本文所提出方法的有效性.     

采用增广乘子法和免疫算法的混合可靠性分析

针对传统可靠性优化设计方法在处理实际可靠性工程问题时求解精度不高或无法求解的问题,提出一种采用增广乘子法和免疫算法的混合可靠性分析方法.首先以极限状态方程为约束,以可靠性指标最小为目标函数,建立可靠性优化设计数学模型;然后利用增广乘子法将该有约束可靠性优化设计数学模型转变成无约束优化模型;最后运用免疫算法(IA)进行求解可靠性指标.通过数值算例和工程算例验证了本文方法的有效性,并在工程算例中讨论了相关性对可靠性指标的影响.     

结构可靠性优化设计的证据理论和微分演化方法

采用证据理论作为传统概率的替代方法处理不精确的数据信息,提出了基于证据理论的可靠性优化设计方法.该方法针对给定的失效概率许用值Pf,通过计算证据理论的不确定测度Pl(F),以Pl(F)Pf作为可靠性约束条件的替代模型进行可靠性优化设计.为了降低基于证据理论不确定量化分析的计算成本,引入微分演化优化算法计算区间边界值.以典型桁架结构形状优化问题为例,验证了所提出方法的准确性和有效性.     

基于灵敏度附加项的多目标可靠性稳健优化设计

以实现多目标优化问题的可靠性稳健优化设计为目标,基于可靠性设计的随机摄动法建立可靠度约束条件,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Matlab7.1语言的优化和符号工具箱实现机械零件的稳健设计.算例表明,本文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.     

允许卖空条件下证券投资组合的区间数线性规划问题

针对市场上允许卖空的情况下,提出了证券投资组合的区间数线性规划模型,通过区间数线性规划问题中的目标函数优化水平α和约束水平η,给出了证券投资组合的区间线性优化的数学转化模型,从而将目标函数和约束条件均为区间数的不确定线性规划问题转化为确定性的线性规划问题并求解.最后通过实例说明了此方法的可行性.     

区间多目标粒子群优化算法及其应用

提出了一种区间多目标粒子群优化(IMOPSO)算法,用于解决多目标下区间变量的优化问题.基于区间可信度定义两个区间解的占优关系,通过归一化方法和区间拥挤度距离对Pareto最优解排序,并设立归档机制,利用外部存储器保存Pareto最优解集.针对有界误差系统的建模问题,提出了基于IMOPSO算法训练区间神经网络(INN)模型参数的建模方法,解决了误差界已知和误差界未知两种情况下的有界误差系统建模问题.最后,以一阶不确定系统为例,利用所提算法进行了建模仿真,验证了建模方法的有效性.     

基于Chebyshev零点多项式区间不确定的可靠性拓扑优化设计

传统的结构拓扑优化分析和设计都是基于特定参数确定性的物理模型。然而,在实际的结构设计中存在着广泛的不确定性,这种不确定性严重影响结构的物理性能。文中基于多椭球凸模型的非概率可靠性来量化结构参数的变化,研究存在不确定但有界的参数的连续体结构的拓扑优化问题。首先,建立变量具区间不确定性的可靠性拓扑优化模型,以结构设计区域质量最小为目标函数;然后,根据可靠性指标的几何意义,应用非概率模型寻求满足目标可靠性指标约束的设计点;在此基础上,应用区间Chebyshev零点多项式逼近归一化随机变量的真实极限状态函数,并利用单环可靠性算法计算相应目标可靠性指标下的最佳设计点值,从而使得非概率可靠性优化问题可以转化为确定性优化问题。两个数值例子说明了方法的有效性。结果表明,与确定性的结构拓扑优化设计相比,考虑变量随机性的可靠性拓扑优化能够获得更加可靠的拓扑结构。     

基于粒子群算法和增广拉格朗日乘子法的混合可靠性分析

本文提出了一种基于粒子群算法和增广拉格朗日乘子法的混合可靠性分析方法.该方法通过引入参数的不确定性和区间变量,得到一种概率-区间混合不确定模型,充分利用增广拉格朗日乘子法将有约束优化问题转化为无约束优化问题,基于此进行求解和结构可靠性分析.数值算例和工程实例验证了该算法在计算结构可靠性问题时对于线性和非线性的功能函数有良好的收敛性和较高的计算效率.     

基于区间数的高速磨床主轴系统的不确定性优化研究

为了更精确地反映主轴系统在工作状态下的情况,针对高速磨床主轴系统建立柔性体动力学模型,对其在不确定性磨削力作用下的工况进行数值模拟和优化研究.首先采用优化拉丁超立方试验设计方法在设计变量和不确定参数构成的混合空间内采样,再建立包含不确定量的主轴系统径向基函数近似模型,代替耗时的数值仿真模型.利用基于区间数的不确定性优化方法对高速磨床主轴系统进行优化设计研究.结果表明,利用基于区间数的不确定性优化方法,对主轴系统的关键参数进行优化后,表征磨削质量的刚体砂轮质心的径向跳动值比原来有了较大的减少,得到了在不确定磨削力影响下优化结果的响应区间.     

多层框架结构区间优化新方法

多层框架结构的设计参数受测量或加工精度影响往往具有一定的误差或不确定性.针对设计参数具有不确定性的多层框架结构,提出一种区间优化新方法.用区间数表征框架结构的不确定设计参数,通过优化框架结构响应区间值的上界,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题.将结构响应Taylor展开式中的一阶导数也看成区间的,可得到框架结构响应更加准确的变化范围. 选择区间设计参数的中值和半径为优化变量,可以得到比传统确定性结构优化更多的优化信息.对一典型四层框架结构进行了具有频率约束的区间优化.结果表明,区间优化不仅能得到与传统结构优化大致相同的设计参数最优值,还能得到当实际工程问题中设计参数取不到理论最优值而有微小波动时,框架结构响应的变化范围,为框架结构的可靠性分析提供理论依据.     

基于区间分析的岩土结构非概率可靠性分析

根据岩土参数的区间性特点,引入区间分析方法,把岩土力学参数以及由此得到的响应量当作区间变量,建立基于区间分析的岩土结构稳定非概率可靠性分析模型.针对区间四则运算方法当输入变量的个数较多或输入变量的区间较宽时,常常会过宽地估算响应量变化区间,引入改进区间截断法对其进行求解,解决了区间运算结果扩张问题,在此基础上采用优化法解决了非概率可靠性指标的求解.将该方法应用于工程实例,分析结果表明了该方法的可行性.     

基于不确定性和隔代遗传的矿用车平顺性优化

建立了八自由度的矿用自卸车整车数学模型,并基于动态仿真模型构建设计变量和不确定变量与目标函数之间的近似模型,采用双层嵌套的隔代遗传算法,内层在不确定域上求解目标函数区间,外层对设计变量寻优,对该模型进行平顺性优化.最后与确定优化的结果进行比较,得出了不确定性优化的优越性.     

基于IMOFA的航空发动机管路多目标优化布局

针对航空发动机管路布局目前存在的问题，提出一种基于改进多目标萤火虫算法(improved multi-objective firefly algorithm，IMOFA)的航空发动机管路多目标优化布局方法.在该方法中，首先以管路长度最短、弯头数最少以及能量值最小为优化目标，建立了航空发动机管路多目标优化布局数学模型.然后，结合自适应扰动策略和精英策略，提出了一种应用于航空发动机管路多目标优化布局的改进多目标萤火虫算法，从而实现了航空发动机管路的多目标优化布局.最后，通过实例验证了所提出方法的可行性和有效性.     

炼钢车间多天车动态调度仿真方案

针对炼钢车间多天车动态调度问题，提出了一种滚动调度策略下的仿真调度方案.模型目标函数考虑了最小化天车调度与工序调度在时间节奏上的偏离度，同时考虑了最小化天车工作量及其差异；约束条件在遵守天车避碰约束的同时，考虑了工位容量约束和重调度各种初始条件对天车调度的约束.模型以基于仿真的启发式方法求解.以某炼钢车间双天车调度为实例进行了仿真实验.实验结果表明，该天车调度方案能够维护工序调度稳定，减少和均匀天车工作量.滚动调度策略下，提出的启发式方法所得解的优化性能最高能达到最优解的96.3%.提出的滚动调度策略下的启发式方法相比于现场采用的实时规则调度方法，调度优化性能提高26.4%.     

结构非概率可靠性优化设计

在结构质量限制条件下，提出了一个结构非概率可靠性设计的数学模型。数学模型由两个优化过程组成。第一个优化过程是在结构质量约束下极大化结构非概率可靠性。第二个优化过程是在载荷不确定性条件下，考虑结构应力，位移约束和极小化结构质量。其中第二个优化过程嵌套在第一个优化过程之中。作为一个数字算例。用所提出的优化模型进行了一个桁架结构的非概率可靠性优化设计。当关于所有不确定性载荷的信息严重缺乏时，设计者宜采用最小值最大化法则进行结构非概率可靠性优化设计，设计者如何仅对某个不确定性载荷的特性知之甚少而对其他不确定性载荷的波动变化有较好的了解，则可事先确定其他不确定性参数的值而最大化该不确定性参数。     

区间模型下旋耕机刀轴的非概率可靠性分析

根据区间模型描述旋耕机刀轴的不确定参数,采用非概率可靠性理论对刀轴进行可靠性分析,以解决随机可靠性和模糊可靠性分析中对原始数据依赖性高的问题.结合非概率可靠性的原始定义,提出以结构失效域的上限与波动域的下限之间的最短距离对非概率可靠性进行度量.通过对刀轴2种设计方案的分析,证明该方法与非概率可靠性的原始定义分析结果的一致性.     

基于可靠度的圆弧滑动边坡经济风险分析模型优化方法

边坡工程的设计和治理所需要考虑的成本和安全因素存在广泛的不确定性.为了使边坡工程的安全性问题和经济性问题得到较好的统一,用费用-效益分析方法,以最小总期望造价为目标函数,以坡型、坡比为设计变量,以边坡稳定性可靠度指标为主要约束条件,建立了圆弧滑动边坡的经济风险分析模型.以Bishop法为基础,利用MATLAB遗传算法工具箱实现最危险圆弧滑动的搜索.并基于可靠度编写了圆弧滑动边坡工程设计优化的MATLAB程序.通过工程实例研究,应用该方法能获得最优坡比和坡型设计方案,并且程序运算速度快、精度高,有一定的实用价值.