基于Fourier-TOuNN的鲁棒性拓扑优化设计

为推广拓扑优化设计方法的工程应用,需要在设计过程中考虑结构鲁棒性以应对实际工程荷载的随机性。本文基于神经网络提出了鲁棒性结构拓扑优化设计的高效方法。该方法通过优化Fourier-TOuNN神经网络的权值更新描述结构拓扑的密度变量,并引入随机荷载下结构柔顺度平均值和标准差的加权总和作为目标函数,从而定义了随机荷载下的结构鲁棒性优化问题。利用神经网络的自动反向微分功能,实现了优化过程中灵敏度的直接求解。借助Fourier-TOuNN细部尺寸可控特性,可在结构中生成细小支撑以抵抗随机荷载。数值算例表明,采用本文提出的方法可以高效地获得鲁棒性稳健的优化设计结果。

童车外壳鲁棒性结构措施改进注射模设计

儿童车外壳塑件注射模具设计中,基于塑件的结构特点,设计了1副2板模具进行塑件的注射成型。模腔布局采用1模1腔,2点潜伏式浇口浇注,选用水冷的方法进行冷却。为实现塑件的自动脱模,设计了2种简化型机构进行塑件脱模,分别为改进型双斜导柱滑块机构及组合式斜顶机构。为得到具有鲁棒性的模具结构,对滑块机构进行了改进,采用双面锁紧楔紧块对主滑块进行锁紧,倒角型斜导柱和滑块弹簧共同驱动主滑块抽芯,限位螺丝对滑块滑出进行限位;斜顶机构中采用斜顶块+斜顶杆复合型机构,简化了结构,有利于加工。导向机构中开设了通气槽、滑块头,采用斜度插入的方法,利用先复位机构先复位推板等有效地提高了模具的稳定性。

C2组织鲁棒性信息交互结构设计及分析

介绍了C2组织的信息交互结构及其设计约束,讨论了C2组织鲁棒性信息交互结构的设计问题。提出了基于启发式嵌套遗传算法的鲁棒性信息交互结构设计方法:外层遗传算法对信息交互结构的拓扑及链路容量进行优化搜索;内层嵌套遗传算法依据对路由的搜索优化出多个使命邻域下最小延时集合,将其依概率平均化后返回外层来对链路容量的鲁棒性进行评价。案例分析和对比试验表明该方法可以实现鲁棒性较强的组织信息交互结构。

重力式挡土墙鲁棒性设计

在现有结构可靠度设计理论的基础上提出了基于多目标优化方法和基于结构失效概率置信水平的2种岩土工程鲁棒性设计方法,考虑了岩土力学参数统计特征不确定性对结构失效概率的影响.结合某重力式挡土墙倾覆与滑移2种失效模式,分别运用可靠度设计方法与鲁棒性设计方法进行了挡土墙基本几何尺寸的设计.最后通过对2种设计方法的对比分析验证了岩土工程鲁棒性设计的合理性与重要性.

基于粒度计算的鲁棒性组织设计方法

介绍了面向使命的组织和组织设计,讨论了组织的鲁棒性设计问题。分析了组织设计中需要考虑的使命参数不确定性,定义了使命邻域的概念来设计不确定使命环境。通过扩展基于粒度计算的组织设计方法,提出了鲁棒性组织设计方法,设计过程包括两个阶段:平台集粒化阶段和决策分层阶段。讨论了两个阶段的设计方法,并给出了基于遗传算法的平台集粒化方法。案例分析和对比试验表明文中的方法具有较好的性能。

C2组织结构的鲁棒性设计方法

介绍了C2(Command and Control)组织和C2组织结构,讨论了C2组织结构的鲁棒性设计问题。提出了基于粒度计算的鲁棒性组织结构设计方法,设计过程包括两个阶段:平台集粒化阶段和决策分层阶段,并给出了基于遗传算法的平台集粒化方法和鲁棒性组织结构的决策树优化模型。案例分析和对比试验表明方法具有较好的性能。

故障检测滤波器的鲁棒性设计

该文设计了全维非线性未知输入观测器 ,实现检测滤波器对于被控对象模型误差和系统不确定性因素的干扰解耦。某型航空发动机控制系统传感器和执行机构的故障检测仿真实验表明 ,具有干扰解耦的故障检测滤波器可以准确地对传感器和执行机构的故障进行检测和隔离 。

灰度逻辑蕴含运算CNN模板的鲁棒性设计

为了解决灰度图像逻辑蕴含运算的问题,该文对一类灰度图像逻辑蕴含运算细胞神经网络(Gray-scale logic converse implication operation cellular neural network,GLCIO CNN)进行了研究。通过制定两幅灰度图像之间的逻辑蕴含运算,设计了一类GLCIO CNN。根据GLCIO CNN的局部规则,对其模板进行鲁棒性设计,提出相应的鲁棒性设计定理,并给出了科学合理的数学证明。只要细胞神经网络的模板参数满足定理中提出的参数不等式,细胞神经网络(CNN)就能够对两幅灰度图像执行逻辑蕴含运算。实验结果验证了GLCIO CNN的有效性及鲁棒性设计定理的可行性。

二值图像逻辑或运算CNN模板的鲁棒性设计

当前对二值图像进行逻辑或运算的算法较少,本文对一种能实现二值图像逻辑或运算的细胞神经网络(cellular neural networks)模板进行研究,提出了一种新算法。通过设定二值图像逻辑或运算法则,并分析LOGOR CNN模板的鲁棒性,提出了一个定理,最后进行了严格的数学证明。只要实际使用的模板参数符合定理中给出的参数范围,CNN就能实现对二值图像的逻辑或运算。实验仿真证明了LOGOR CNN在实际应用中的有用性及鲁棒性设计定理的正确性。

翼型气动性能鲁棒性优化设计

讨论了一种在来流速度不确定的情况下对翼型进行鲁棒性设计的方法.介绍了单点及多点设计方法后,阐述了鲁棒性设计方法在翼型气动性能优化中的应用,并对三者进行了比较.引入了代理模型以减少计算量,并通过遗传算法对翼型进行鲁棒性设计.借助区间分析方法讨论了翼型设计变量的扰动对气动特性上下界值的影响.应用该方法,在提高了翼型的气动性能的同时,降低了该性能对于来流速度的敏感度.

基于遗传算法的微机电系统鲁棒性优化设计

介绍了微机电系统的鲁棒性优化设计的原理与方法和遗传算法应用于此类优化问题的解决方案,并具体的描叙了算法的实现步骤。使用Matlab实现该算法并通过应用于具体的设计实例,证明其有效性、通用性,为微机电系统的优化设计提供了参考和借鉴。

结合经济性优化的地下连续墙支护结构鲁棒性设计

在未考虑岩土力学参数的变异系数及变异系数标准差的情况下,岩土工程确定性设计与可靠度设计存在一定的风险。为克服岩土力学参数的非确定性对地下连续墙支护结构设计的影响,并优化设计方法的经济性,针对隆起破坏、墙体倾覆破坏、支护结构侧移破坏三类破坏模式,提出了适用于地下连续墙支护结构的鲁棒性设计方法。通过杭州地铁文新站工程案例,分析各种破坏模式下几何参数与鲁棒性设计的关系,并通过设计流程确定地下连续墙支护结构设计的几何参数最优解。研究结果表明:增加地下连续墙深度、加固土厚度均可提高隆起破坏模式的鲁棒性;增加地下连续墙深度可显著提高墙体倾覆破坏模式下的鲁棒性;增加地下连续墙厚度、加固土厚度可显著提高支护侧移破坏模式下的鲁棒性。该设计方法可获得同时满足安全性、鲁棒性、经济性的几何参数最优解。

基于自愈环网的矿井排水控制鲁棒性设计

井下主排水泵在矿山安全生产中占有重要地位,以沙溪铜矿井下排水泵系统为例,基于工业以太自愈环网技术,采用PACSystems RX3i及先进的过程控制软件设计了矿山井下主排水监控系统,对井下排水设备自动控制和智能调度,该系统能够进一步提高系统的可靠性和鲁棒性,有效节约能源,降低工作人员劳动强度,促进矿山的生产自动化水平。

X射线超反射镜鲁棒性膜系设计

为降低X射线超反射镜镀膜误差导致的光谱性能退化、提高其可制备性,提出了基于多目标遗传算法的X射线超反射镜鲁棒性设计方法,将X射线超反射镜的反射带性能和膜厚随机误差引起的反射带偏差作为两个优化目标进行优化。考虑到X射线光学系统掠入射反射的特殊性,在优化求解的计算过程中加入了入射光发散角对多层膜反射率的影响,进而分别设计了具有掠入射角度带宽和能量带宽的两种X射线多层膜反射镜鲁棒性膜系。结果表明,相比只优化光学性能的传统优化设计方法,鲁棒性设计方法能够得到反射性能良好且对膜厚随机误差不敏感的超反射镜膜系设计。

鲁棒性设计在铁路预制梁场复合地基中的应用

在目前的铁路桥梁工程建设中,为节省运费和项目成本,多在施工现场修建预制梁场预制所需要的梁。特别是高速铁路桥梁建设所用的箱梁,有的重达900 t,对预制梁场的地基承载力提出了更高的要求。故需按照各部位承载力的要求对地基的天然土体进行加固处理。根据以往经验,采用复合地基对天然土体进行加固处理,具有工期短、造价低的优点。但天然土体存在很强的空间变异性,这种空间变异性对复合地基的实施有着不可忽略的影响。故此文探讨一种鲁棒性设计在预制梁场复合地基中应用方法。

进气道生产一致性对汽油机性能影响及设计优化

采用AVL TIPPLEMAN气道稳态试验台对某现生产气道喷射汽油机缸盖气道性能进行批量测试,结果显示该发动机缸盖气道生产一致性较差。选择了其中高中低3种滚流水平缸盖进行发动机性能试验。试验发现,生产偏差造成的滚流差异对性能有较大的影响,低滚流气道有利于该发动机外特性提升。为此进行了进气道性能鲁棒性CFD模拟分析,研究了气道偏移对气道性能的影响,并通过优化气道局部结构,显著改善了缸盖气道性能设计鲁棒性,优化后气道滚流对气道偏移的敏感度降低了50%,并进行了气道试验验证和发动机性能试验。

高霍尔位置检测精度的圆筒型永磁同步直线电机设计

由于具有价格低、对机械扰动不敏感的优势,线性霍尔传感器被应用于圆筒型永磁同步直线电机动子位置检测。但线性霍尔传感器位置辨识精度会受到磁场谐波的影响而下降。为提升霍尔传感器的位置检测精度,该文在考虑机械加工误差的情况下,进行直线电机的可靠性与鲁棒性优化设计。首先,建立直线电机位置辨识精度与电机推力的解析模型,基于解析模型分析设计变量与设计指标之间的影响关系。然后,使用神经网络建立直线电机设计指标的响应曲面模型,通过不同推力系数下Pareto最优前沿得到优化设计的概率约束条件。最后,使用可靠性与鲁棒性优化设计的方法,在略微削减推力系数与磁通密度峰值的情况下,大幅降低磁场谐波含量,将电机霍尔位置的检测精度从357μm提升至109μm。

考虑可靠性鲁棒的结构非概率优化设计方法研究

传统基于概率模型可靠性设计优化(Reliability⁃based design optimization,RBDO)通过制定结构性能的概率约束,使得设计结果符合可靠性要求。然而,在参数信息缺乏时,准确的参数概率密度函数难以获取,且在不确定性因素影响下可靠性的稳健性并未被考虑。在参数信息缺乏的情况下,本文中利用非概率凸模型去有效地度量参数的不确定性。根据非概率可靠性分析理论,将极限状态函数进行泰勒展开,利用非概率可靠性指标的灵敏度分析,建立非概率可靠性的鲁棒性指标。将非概率可靠性设计优化与非概率鲁棒性设计集成到统一的设计模型中,结合SORA(Sequential optimization and reliability assessment)方法和微型多目标遗传算法进行求解。最后,通过两个工程算例分析结果,表明所提优化模型的可行性。

非线性能量收集下的鲁棒性波束赋形

在无线信息能量同步传输系统中,考虑实际电路实现中的非线性能量收集模型,提出了一种具有鲁棒性的波束赋形设计方案。为了提升系统用户间的公平性,对最小的用户信干噪比进行优化,并构建了一个非凸的优化问题。针对问题的非凸特性以及引入信道估计误差带来的限制条件,基于S过程对问题进行变形,并通过半定松弛技术对问题进行凸化,提出了一种基于二分法的迭代波束赋形算法。仿真结果表明,相比于非鲁棒性算法,所提的算法能够获得25!到50!的性能增益。因此,所提算法更加适用于实际系统中的非理想信道环境。仿真结果还表明所提算法相比于线性能量收集模型或迫零波束赋形等方法,能够取得更好的公平性能。

面向侧向偏移的无线电能传输系统效率优化设计方法

无线电能传输系统的复杂谐振结构及松耦合参数漂移特性导致其参数设计较为困难。提出了一种多目标鲁棒优化设计方法,面向系统传能过程中的侧向偏移特性,对谐振系统的传输效率、功率以及鲁棒性多项指标均能进行优化。同时,提出了一种综合性能对比分析算法,结合提出的多目标鲁棒优化设计方法可以在相同的指标和参数范围内对不同的谐振网络进行对比选择,从而为无线电能传输系统的谐振网络选型提供依据。最后,通过仿真和试验研究,证明了理论分析的正确性。