证据理论和区间分析相结合的可靠性优化设计方法

提出一种基于证据理论和区间分析方法的可靠性优化设计方法。对于给定的失效概率许用值f_0,通过证据理论求出可靠性约束条件的似真度P1(F),以P1(F)≤f_0作为可靠性约束条件的替代模型,进而提出基于证据理论的广义可靠性优化设计建模方法。当仅考虑随机不确定性时,所建立的模型退化为传统的随机可靠性优化设计模型。给出似真度P1(F)的数值计算方法,并引入区间分析理论计算约束函数的值域,提高似真度的计算效率和可靠性优化的求解速度。开发基于证据理论和区间分析的可靠性优化设计遗传算法程序。给出了内压容器的可靠性优化设计实例。设计实例表明,所提出的方法正确、有效。

混沌遗传优化算法及其在机械优化设计中的应用

为了解决传统遗传算法的早熟问题,首次提出了混沌移民算子。利用混沌迭代的遍历性和内在随机性,通过混沌移民操作可克服传统遗传算法中的近亲繁殖问题,确保算法的全局收敛性。用MATLAB语言研制了混沌遗传优化算法软件;数值计算表明,该算法的全局收敛性好、算法稳健,适应于求解连续变量的无约束及有约束优化机械优化设计问题,具有工程实用价值。

多目标模糊优化设计的理想点法

基于普通多目标模糊优化设计问题的研究 ,给出了正理想点和负理想点的概念及其定义 ,提出了一种基于理想点的多目标优化设计模糊判决。基于该模糊判决 ,提出了一种多目标模糊优化设计数学模型求解的理想点法 ,给出了其详细求解方法和步骤。针对汽车离合器拉式膜片弹簧结构参数多目标模糊优化设计问题 。

含间隙平面连杆机构运动精度的稳健优化设计

考虑杆长制造误差和运动副间隙的影响,提出一种平面连杆机构的稳健设计方法。对运动副间隙引起的回转副偏心距及其对平面机构位姿的影响进行分析,用位置矢量方程描述考虑运动副间隙后平面机构的位姿。根据构件两端回转副要素的实际结构,把构件分成两孔型、孔销型、两销型三种类型。把回转副偏心距的大小及其方向视为两个随机变量,建立三种相应的有效杆长计算模型。采用复数矢量法,推导出三种有效杆长计算公式。对所建立的有效杆长计算模型的计算精度进行数值仿真,结果表明其计算精度可满足工程设计要求。基于所建立的有效杆长计算模型,给出再现函数的曲柄滑块机构的稳健优化设计实例,验证了文中方法的有效性和实用性。

多质量指标的解耦与稳健优化设计

分析了产品的多质量特性指标与设计参数的耦合关系,提出了一种耦合性强弱的度量指标与解耦方法。在此基础上,提出一种多质量特性指标的稳健优化设计方法,基本思路是:按信息公理的要求,对每个质量特性指标进行稳健优化,减少其不确定性信息含量;按独立性公理要求,对多个质量指标进行近似解耦,以提高多个质量指标的整体稳健性。为了提高模型求解效率,用BP神经网络作为非线性随机函数的替代模型,并与遗传算法相结合,构建了一种混合智能优化算法。通过稳健设计实例,对所提出的方法进行了验证。

基于证据理论的结构失效概率计算方法

提出了一种基于证据理论的失效概率P_f计算方法.对于具有n个随机影响因素的工程结构,定义结构失效的命题为F.把每个随机变量的样本空间等分成有限个子区间,确定每个子区间的基本可信度分配(BPA).用Dempster法则对n个随机因素的BPA进行合成,然后求得F的信度Bel(F)和似真度Pl(F).用Bel(F)和Pl(F)的平均值作为失效概率P_f的近似估计.数值验证表明,用该方法计算P_f可达到满意的精度.用所提出的方法计算四方形混凝土基础的失效概率,计算结果验证了该方法的正确性和有效性.

楔块式单向超越离合器结构参数的模糊优化设计

以楔块式单向超越离合器重量最轻为优化设计目标 ,考虑结构参数取值的模糊影响因素 ,建立了模糊优化设计数学模型 ,用限界搜索法进行求解 ,得出满足模糊约束和常规约束的最优解。通过设计实例对结构参数优化解进行了综合分析 ,总结了设计变量对离合器结构设计的影响规律 。

轨迹再现机构的模糊稳健优化设计方法

用模糊数学方法对轨迹再现机构的稳健设计问题进行了探讨 ,提出了其模糊稳健设计原理和数学建模方法 ,以再现轨迹的曲柄摇杆机构为例 ,进行了实例设计计算。该方法可同时对机构设计的原理性运动误差、由制造误差引起的随机性运动误差进行控制 ,使机构运动精度的稳健性和机构的可制造性得到合理的匹配 。

混合离散变量优化设计的复合遗传算法

目前,对混合离散变量的遗传算法研究较少,而且现有算法对设计变量的处理不能很好地满足工程设计要求。为此,提出了一种面向设计、制造的设计变量工程化处理方法,能合理地处理优化设计中混合离散变量的取值问题。引入了混沌移民算子对基本遗传算法进行了改进,并开发了混合离散变量优化的复合遗传算法程序 LSGA。工程设计实例表明,该算法对优化设计问题的特性无特殊要求,具有较好的普适性,而且程序运行可靠,全局收敛能力强。

模糊约束条件的可行稳健性研究及其应用

分析了可控因素和噪声因素对模糊约束条件可行稳健性的影响 ,指出了一般模糊优化设计中模糊约束条件的不稳健性 ,以及模糊约束条件的可行稳健性准则。并把该准则应用于模糊优化设计 ,提出了模糊稳健优化设计建模方法 。

应力和强度均为模糊变量时的模糊可靠度计算方法

提出了一种应力和强度均为模糊变量时 ,模糊安全事件隶属函数的确定方法 ,进而给出了该情况下 ,模糊可靠度的直接计算方法及随机模拟方法 ,其原理同样适用于解决应力和强度其它不同组合时 ,模糊可靠度的直接计算问题。

基于证据推理的可靠度近似计算方法

提出了一种基于证据推理的可靠度近似计算方法。定义结构失效的命题为F,通过证据推理求出F的信度Bel(F)和似真度pl(F),Bel(F)和pl(F)的均值可作为失效概率的近似值。研究了该方法的数值计算方法,给出了具体的计算步骤,并分析了影响计算精度与计算效率的关键因素。研究表明:随机变量分布区间的等分数k越大则失效概率的计算精度越高;而随机变量个数n和k越大,计算效率则越低。开发了用该方法计算可靠度的专用程序,并通过应用实例验证了该方法的正确性和有效性。

蚂蚁算法及其在机械优化设计中的应用

在蚂蚁算法基本原理的基础上,通过引入蚁群更新、沿途搜索等策略,对算法进行了改进.用C语言设计了蚂蚁算法程序,通过典型优化设计问题进行了验证,并给出了机械优化设计实例.实例表明,改进后的蚂蚁算法全局收敛能力强,程序运行可靠.

基于随机集的不完整信息可靠性分析方法

提出一种基于随机集的混合不完整信息可靠性分析方法。将各类不完整信息用随机集表示,在随机集理论框架下建立了混合不完整信息的可靠性分析统一模型。用基于随机集的函数扩张原理,得到极限状态函数的随机集表示,然后求出可靠度的极限累积分布函数。在此基础上,求出可靠度的上下界,得到可靠度的区间估计。给出了基于随机集的可靠性分析实施方法与步骤,并给出了一个组合拉杆的可靠性分析实例。

插装式溢流阀调压弹簧的模糊稳健优化设计

以插装式溢流阀调压弹簧固有频率最大为设计目标 ,综合考虑优化设计中的模糊因素和随机因素 ,建立了其模糊稳健优化设计数学模型 ,并采用混沌遗传优化算法进行求解。理论分析和设计实例表明 ,模糊稳健优化设计能提高设计目标的稳健性 ,并保证在可控因素和不可控因素影响下模糊约束条件的可行性 。

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 。

基于支持向量机的模糊稳健优化设计方法

在模糊稳健设计中,需要采用随机模拟方法计算模糊概率和非线性约束函数,但计算效率很低。为此,提出了一种基于支持向量机的模糊稳健设计方法。采用支持向量回归机对模糊概率进行仿真计算,采用支持向量回归机或分类机作为非线性约束函数的替代模型,显著降低了模糊稳健优化设计的机时消耗。给出了新方法的具体算法步骤,并通过模糊稳健优化设计实例对所提出的方法进行了验证。

产品质量的模糊稳健性研究及模糊稳健优化设计方法

为解决具有模糊信息时的稳健设计问题 ,对产品设计质量的模糊特性进行分析 ,提出了产品质量的模糊目标概念。基于可控因素和噪声因素对模糊目标稳健性影响分析 ,提出了产品质量模糊稳健性的概念 ,并给出了模糊稳健设计准则。对模糊稳健设计准则的数学特性和工程意义进行了探讨 ,进而提出了产品质量模糊稳健优化设计建模方法。设计实例和理论分析表明 ,产品质量的模糊稳健设计原理 ,比传统稳健设计方法更接近工程实际 ,具有广阔应用前景。

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性准则 ,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实例 .这是一种新的稳健设计原理 ,具有工程应用前景 .

稳健设计研究现状与模糊稳健设计研究进展

阐述了稳健设计理论的研究现状,对稳健设计研究的热点问题进行了分析,指出了稳健设计理论研究中存在的主要问题,提出了模糊稳健设计的概念。传统稳健设计方法的数学基础是数理统计与概率论,仅考虑随机性干扰因素,因而不能满足工程设计需要。模糊稳健设计是综合考虑产品设计、制造、使用过程中客观存在的各种随机因素与模糊因素,研究这些因素引起产品质量不确定性的规律,从而使产品设计达到优质低价的现代设计方法。讨论了模糊稳健设计的研究内容,对当前的研究进展进行了评述,并指出了稳健设计的发展趋势。