模糊目标与模糊约束时的稳健设计研究

用模糊数学方法，对模糊目标时的稳健设计原理进行了研究，提出了望目特性和望小特性稳健设计的模糊概率型的稳健性准则。针对在一般的模糊优化设计中模糊约束条件的不稳健性，提出了模糊约束条件的稳健笥准则，既要在干扰因素下提交设计质量的抗干扰能力和优质率，又要保证设计点的可行稳健性。在此基础上，建立了模糊目标与模糊约束条件下的模糊稳健设计数学模型，给出了模糊稳健设计的裕列，这是一种新的稳健设计原理，具有工程应用前景。     

望大望小特性设计目标的模糊稳健优化设计方法

根据稳健设计和模糊设计原理，提出了具有模糊信息时的望大望小特性设计目标的模糊稳健设计准则，对其数学特性和适用条件进行了分析，提出了模糊稳健优化设计的数学建模方法，对建模中要解决的关键问题进行了研究，并且给出了具体解决方法，理论分析和设计实例表明，该方法既能保证设计目标和约束条件的稳健性，又能处理设计问题中的模糊因素，是传统稳健设计方法的发展和完善，具有工程实用价值。     

非对称模糊优化设计问题中的约束稳健性研究

一般非对称模糊优化设计数学模型中,设计变量按名义值处理,未考虑可控因素和噪声因素对模糊约束条件稳健性的影响,不能对模糊约束条件满足水平的波动实行有效控制.根据稳健设计原理,提出了模糊约束条件的容差型稳健性准则;把该准则应用于模糊优化设计,提出了基于约束稳健性的模糊优化设计方法,提高了模糊优化设计解的可信度和工程使用价值,并给出了设计实例.     

非对称模糊优化设计问题中的约束稳健性研究

一般非对称模糊优化设计数学模型中,设计变量按名义值处理,未考虑可控因素和噪声因素对模糊约束条件稳健性的影响,不能对模糊约束条件满足水平的波动实行有效控制。根据稳健设计原理,提出了模糊约束条件的容差型稳健性准则;把该准则应用于模糊优化设计,提出了基于约束稳健性的模糊优化设计方法,提高了模糊优化设计解的可信度和工程使用价值。并给出了设计实例。     

基于模糊折中规划的稳健多目标优化设计

针对稳健设计目标函数与波动之间的冲突及协调问题,提出了一种基于模糊折中规划的稳健设计多目标优化方法. 该方法在考虑工程稳健设计中大量存在的模糊因素的前提下,建立目标函数以及波动的隶属度函数,利用模糊偏好分配每个目标的权重从而均衡目标函数值和波动之间的平衡. 该方法将决策者的偏好充分体现到决策过程中,从而得到决策者所期望的折中解. 从实例结果可以看出,模糊折中规划适合于求解稳健优化设计问题.     

基于物理规划的模糊稳健优化设计

为了改进提高产品性能稳健性的工程设计方法,将稳健设计中的容差和所要达到的优质品率作为两个目标函数,建立了模糊稳健双目标优化设计模型,并应用物理规划方法进行求解。通过对齿轮传动装置装配尺寸链的稳健优化设计,给出了具体的分析求解过程。实例表明,该文所提出的方法是可行的。     

模糊稳健优化设计中的神经网络技术

由于模糊稳健设计中的准则函数和约束函数是随机性可控因素与不可控因素的函数,其概率密度函数的表达式难以确定,故在优化设计中采用随机模拟方法.但采用遗传算法进行优化计算时,随机模拟消耗的机时很大,优化计算效率极低.为此,采用BP神经网络对模糊随机函数进行逼近,探讨了神经网络的构造与程序实现方法;用插装式溢流阀调压弹簧的模糊稳健优化设计问题进行了数值仿真与验证.实例表明,BP神经网络的仿真精度可以达到工程优化问题的要求,把遗传算法与神经网络技术相结合,可以有效地求解模糊稳健设计等复杂优化设计问题.     

基于模糊理论的平面连杆机构稳健设计方法

根据评价平面连杆机构运动精度的模糊特性，用模糊概率方法评价其设计精度，进而引入了其稳健设计方法。该方法在求解机构杆长等参数的同时，还可确定各杆长的制造公差，确保机械构运动精度的稳健性，以再现连杆角位移的平面连杆机械为例，建立了基于模糊理论的稳健优化设计数学模型，并进行了设计计算。     

基于随机优化的工程稳健设计

根据影响产品质量的因素,讨论了质量设计的准则和设计解的稳健性,并利用随机建模原理提出一种工程稳健设计的新方法。该方法与一般稳健设计不同的是,通过同时调整设计参数与控制其容差来达到稳健设计的最优解。数值分析表明,该方法是十分有效的。     

多响应模型下异常观测的稳健设计

研究了多响应回归模型下含有异常观测值的试验设计问题,导出了衡量设计稳健性的准则．以中心组合设计为例,给出了角点和中心点次数不同时,使得稳健性准则达到最小的星点臂长,从而找到了相应的稳健设计．     

基于工程模型的换热器稳健性优化设计

针对换热器工艺操作参数在有限范围内浮动时质量特性仍在允许范围内的问题,提出了基于工程模型法的管壳式换热器稳健性设计原理;考虑进口流量和进口温度等参数浮动情况下,建立了以面积裕量值为约束条件,以出口温度平均质量损失最小为目标函数的换热器稳健性优化设计模型;利用Matlab优化工具箱编制了优化设计程序;数值算例所得优化方案的出口温度平均质量损失优于原方案,且其管子总质量也比原方案减少27.9%.研究结果表明这种方法对于管壳式换热器设计具有一定的可行性.     

油气平衡悬架可调阻尼阀外特性的设计

针对油气平衡悬架幅频特性的特点,提出了其阻尼外特性非线性设计的原则.以提高整车的瞬态响应特性、平顺性、车轮接地性为目标,对某油气平衡悬架可调阻尼阀外特性进行了稳健性设计.结果表明,合理设计可调阻尼阀大阻尼状态下开阀前阻尼系数,可以提升车辆的操纵性和状态转换时的舒适性;应用田口方法设计了大、中、小三级阻尼阀外特性参数,使悬架的性能更加稳健.     

螺旋弹簧多目标稳健优化设计

以螺旋弹簧的给定刚度变化最小、自振频率最大和质量最小为设计目标,综合考虑优化设计中的随机因素,建立了基于稳健性的多目标优化模型,并在科学计算语言MATLAB中编程求解.通过液压阀螺旋弹簧设计实例的分析说明,多目标稳健优化设计提高了设计目标的稳健性,一定程度上提升了液压阀的动态响应特性.     

圆柱齿轮减速器的模糊优化设计

本文以圆柱齿轮减速器为研究对象 ,综合运用机械模糊优化理论 ,解决了通用圆柱齿轮减速器设计中的常见问题———设计参数的不确定性和约束条件的模糊性 ,提出了以圆柱齿轮减速器体积为最小值的模糊优化设计目标函数 ,并建立了该问题的数学模型 ,对其进行了模糊优化分析和计算。     

三角带传动承载能力最大的模糊优化设计

在三角带传动设计中,带长、带轮直径、带速、带轮包角等参数的影响因素多具有模糊性,为了对其模糊性进行定量分析,将常规约束条件改造为模糊约束条件,将模糊优化原理与方法应用于三角带传动设计,建立了以承载能力最大为目标的模糊优化设计数学模型。对数学模型的求解采用迭代解法,其中常规优化方法采用复合形法。实例计算表明,该方法是一种更科学、更符合客观实际的设计方法。     

三角带传动承载能力最大的模糊优化设计

在三角带传动设计中 ,带长、带轮直径、带速、带轮包角等参数的影响因素多具有模糊性 ,为了对其模糊性进行定量分析 ,将常规约束条件改造为模糊约束条件 ,将模糊优化原理与方法应用于三角带传动设计 ,建立了以承载能力最大为目标的模糊优化设计数学模型。对数学模型的求解采用迭代解法 ,其中常规优化方法采用复合形法。实例计算表明 ,该方法是一种更科学、更符合客观实际的设计方法。     

望大望小特性的模糊健壮设计研究

提出了模糊健壮设计中望大特性和望小特性的分位数型设计准则，并根据模糊健壮设计原理，建立了望大特性与望小特性的模糊健壮设计优化模型。为了提高求解该模型的效率和灵活性，采用基于最大可能点的分位数求解算法代替随机模拟法来计算质量特性的分位数，并将它和常规优化算法相结合构成了该模型的求解框架。通过太阳能灌溉系统的设计实例表明，该方法可以有效地处理健壮设计问题中的模糊信息，不仅能事先根据设计者的意愿来灵活地调整设计方案的优质率和可行性，而且采用基于最大可能点的分位数求解算法使得在迭代点处的平均运算次数比传统模糊健壮设计方法减少了90％以上，从而提高了模糊健壮设计问题的求解效率。     

基于模糊补偿的深海作业级远程操控潜水器自适应位姿控制

针对参数变化、流以及其他未知干扰对深海作业级远程操控潜水器(ROV)位姿控制的影响,设计了基于模糊补偿的ROV自适应位姿控制器.从大地坐标系下的ROV系统模型中分离出由于参数变化、流以及其他未知因素所产生的干扰力/力矩,并分析了干扰力/力矩的变化特性,利用模糊逻辑系统(FLS)进行逼近,设计基于干扰力/力矩模糊补偿的ROV自适应位姿控制器;同时,为了消除逼近误差的影响,设计了稳健自适应控制律.结果表明:FLS能够以较高的精度逼近ROV所受到的干扰力/力矩;所设计的基于模糊补偿的深海作业级ROV自适应位姿控制器具有良好的跟踪性能、抗干扰能力和稳健性.     

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.     

注塑成型工艺多目标稳健设计及优化算法

在注塑成型过程单目标稳健设计的基础上,提出了成型质量特性均值及标准差的双目标稳健设计模型以及成型多质量特性的多目标稳健设计模型,提出了基于Pareto最优的混合交叉变异的多目标蚁群算法.在结合实例的研究中,针对某遥控器上下盖的注塑成型工艺参数设置分别建立了翘曲量均值及标准差的双目标稳健设计模型和最大翘曲量及最大体积收缩率的多目标稳健设计模型,再利用混合交叉变异的多目标蚁群算法进行求解,求解结果与non-dominated sorting genetic algorithmsⅡ(NSGAⅡ)算法比较,得出部分算法性能指标优于NSGAⅡ算法.利用多目标稳健优化得到的工艺参数进行实际注塑成型,得到的塑件制品成型质量好并且波动较小.