面向柔性装配系统的人机一体优化设计

工程设计过程可看作是一约束确定与满足过程,柔性装配系统的优化设计也是一约束优化问题。遗传算法是一种广泛应用于复杂工程技术系统设计的有效方法,但用遗传算法求解约束优化问题比较困难。在人机一体化概念的基础上,讨论了如何通过优化开始前的约束预处理、优化过程中的约束处理以及建立变异库给变异操作一个进化方向,来将以约束形式表达的领域知识融合到优化搜索过程中,从而提高了遗传算法的优化性能,并在柔性装配系统中成功地实现了人机一体优化设计。     

以CFD方法研究液压集成块设计策略

为使设计的液压集成块具有良好的通流品质,运用计算流体动力学(CFD)方法研究了其流道内部的流动特性.研究结果表明,孔道的布局及连通关系设计对块体性能优劣产生重要影响.在布局上具有相似性的孔道连通结构,应优先选择同面或邻面的布局方式;为提高孔道通流品质,根据工艺孔道结构与流道压降之间的关系,提出满足结构需求前提下缩短工艺孔道长度、增大孔径的优化设计方向,并通过计算低雷诺数局部阻力系数对直角转向的性能品质影响进行直角转向优化设计.从性能角度确立了集成块结构优化设计策略,为液压集成块性能约束与结构约束相结合进行全局性寻优设计奠定了基础.     

集成滤波器优化设计新方法

针对集成滤波器设计中灵敏度高,波动大的问题,以LC梯形滤波器为设计原型,利用滤波器设计阶数上取整后带来的设计余量优化传递函数.通过对低通滤波器设计解析公式的优化,得到了滤波器设计的最佳解析公式.借助Bruton变换,可使模拟LC梯形滤波器转化成低灵敏度集成有源滤波器.仿真实验表明,利用该优化设计方法得到的集成滤波器,不仅具有LC梯形滤波器元件变化灵敏度低的优点,又在不增加滤波器阶数的情况下,改善了滤波器通带波动范围.     

不确定线性连续随机系统的鲁棒H∞约束方差变结构控制

基于变结构控制思想,结合H∞优化设计理论及稳态状态协方差配置的系统综合方法,对一类不满足匹配条件的线性连续不确定随机系统进行H∞约束方差控制的设计。根据伊藤积分设计的控制u(t),综合考虑了变结构控制的滑模阶段与到达阶段;导出的反馈增益矩阵G使在滑模面上,闭环系统不但鲁棒稳定且具有指定的稳定裕度,同时各个状态分量的稳态方差满足预先给定的上界约束,同时从噪声输入到系统输出的传递函数的H∞范数也满足预先给定的指标约束。     

基于干扰观测补偿的滑模控制器的设计

针对一类具有未知干扰的输入系统,讨论了一种含有干扰观测补偿的滑模变结构控制设计问题,并采用趋近律的滑模设计方法优化控制律参数,有效地削弱了系统抖振现象,以满足控制系统的鲁棒性和趋近运动动态品质的要求,同时也能改善系统的稳态性能.仿真研究结果表明了该方法的有效性.     

基于拓扑优化的电动汽车白车身优化设计

针对电动汽车的独特承载要求,提出一种结合拓扑优化和车身尺寸优化的优化设计方法.以某型电动汽车为实例,通过建立白车身拓扑优化模型、有限元概念模型、尺寸优化模型和样车制造,进行了从整车拓扑结构到车身梁截面的优化设计过程,实现了电动汽车白车身的正向设计.在优化过程中采用遗传算法,以弯曲刚度和扭转刚度同时作为优化目标,白车身质量最小作为优化约束,选取了灵敏度较高的梁作为变量进行多目标优化.通过与样车参数的比较表明,该方法能够满足设计和工艺要求,实现轻量化设计,对提高白车身设计效率和精度有着重要的意义.     

数字化独立单元驱动精梳机机架系统结构的优化设计

基于数字化独立单元驱动精梳机机架的低阶固有频率及结构质量对其设计参数灵敏度分析的结果,选取其中较高灵敏度设计参数为优化设计变量,以机架结构质量最轻为目标,同时考虑满足前几阶低阶固有频率避开周期激励基频与倍频的性能要求,建立机架的ANSYS APDL参数化有限元模型,对机架系统结构进行优化设计,得以在轻量化下使机架系统具有较高的动态承载能力.该优化设计方法可有效减少机架系统有限元模型优化设计的规模,提高优化分析计算的效率,进而对推进较大型复杂结构有限元模型的动态性能优化设计具有借鉴作用.     

基于代理模型的汽车乘员约束系统仿真设计

为在设计过程中有效减少轿车乘员约束系统的设计参数,并快速优化轿车乘员约束系统的安全保护性能,采用一阶线性响应表面模型和D-最优试验设计方法进行约束系统设计变量的筛选,对筛选后的变量应用Kriging代理模型和均匀试验设计方法进行设计参数的仿真优化,将优化结果与直接使用碰撞仿真软件MADYMO计算得到的结果进行对比.研究表明,一阶线性响应表面模型和D-最优试验设计方法能有效筛选出重要的并对约束系统性能具有决定作用的设计变量,而Kriging代理模型和均匀试验设计方法能在选定的设计变量的基础上,快速取得较好的优化设计结果.     

伺服压力机加工工艺的Bezier模型及其优化研究

为实现伺服压力机的柔性化加工,在建立的基于轨迹规划理论的伺服压力机柔性工艺Bezi-er曲线数学模型中,按照冲裁、拉深等工艺的加工要求,优化设计了非线性多变量多约束的Bezier曲线.以拉深工艺为例,构建其Bezier曲线的非线性目标函数和约束条件,采用变容差遗传算法优化设计得到了满足工艺要求的最佳输入和输出柔性加工曲线.通过实例验证了该建模方法的有效性,为不同伺服压力机的工艺曲线设计提供了一种可行的解决方案.     

一种考虑制造单元性能的工艺参数优化设计方法

针对挤吹塑产品制造过程中工艺参数设计受产品质量要求及设备工作能力的双重影响的问题,提出了一种考虑制造单元性能的产品制造工艺参数优化方法。首先针对产品质量要求,建立产品质量评价指标与工艺参数的约束关系,通过实验数据进行分析并得到影响该关系的回归方程,求解满足质量目标的工艺参数集合;在满足质量优化目标的基础上,综合考虑制造单元性能目标,通过定义制造单元性能指数及建立各工艺参数、制造单元性能指数间的约束和优化函数,实现同时满足质量目标和制造单元性能的最佳工艺参数设计与优化。以挤吹塑制造过程工艺参数优化问题为例对提出方法进行有效性验证,结果表明:利用提出的质量评价指标、制造单元性能指数对实验数据进行分析,可以实现综合质量目标和制造单元性能的挤吹塑制造过程工艺参数优化,有效解决了工艺参数与制造单元性能稳定性不匹配的问题,从而保证了产品生产率和质量稳定性。