高维多目标灰色稳健优化设计及其Matlab实现

提出了一种基于设计变量敏感度的高维多目标稳健性设计方法,建立了基于灵敏度分析产生附加目标函数的2种高维多目标稳健优化设计模型,应用灰色绝对关联度直接求解,并用Matlab语言的优化工具箱和符号工具箱来实现机械零件的稳健优化设计,计算实例证明了所述模型的可行性与实用性.     

任意分布参数平面连杆机构运动精度可靠性稳健设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术和稳健设计方法相结合,讨论了具有任意分布参数的平面连杆机构运动精度可靠性稳健设计问题,提出了可靠性稳健设计的数值计算方法.在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现平面连杆机构的运动精度可靠性稳健优化设计,迅速准确地得到平面连杆机构的设计信息.     

汽车转向机构稳健设计研究

基于稳健设计理论对汽车转向机构进行了设计研究。以转向过程中运动精度为目标函数,以主销中心距、轴距、梯形底角和转向梯形臂长度为设计变量,以安装误差、尺寸误差为噪声因素,以最小传动角及最大角度误差等为约束条件,建立了基于田口方法的转向机构稳健设计模型。最后,比较了田口方法与确定性优化方法的设计结果。结果表明,基于田口方法设计的转向机构可靠性强,稳健性能好。     

混合离散变量的高维多目标灰色稳健优化设计

提出了一种基于混合离散变量灵敏度分析的高维多目标稳健性设计方法,建立了基于灵敏度分析产生附加目标函数的2种高维多目标稳健优化设计模型,应用灰色绝对关联度求解.该模型与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灰色复合遗传算法程序GSCHGA.工程设计实例表明,该算法对优化设计问题无特殊要求,具有较好的普适性,而且程序运行可靠,全局收敛能力强.     

基于最大波动分析的稳健设计

针对稳健设计中目标函数以及约束的稳健性两个方面,提出了一种基于最大波动分析的稳健设计优化方法。通过分析不确定因素对目标函数以及约束的影响,计算目标函数以及约束的最大波动量,将约束的最大波动值添加到原约束中以保证约束的稳健可行性;同时在原有优化模型上添加新约束保证目标函数的最大波动值不超过设计者规定的范围,从而构造了两级稳健设计优化数学模型。顶级优化用来求解原有常规优化的数学模型;次级优化用来判断目标函数以及约束的稳健性。最终实例结果证明该方法是可行的。     

基于田口过程能力指数和熵权理论的多响应稳健优化设计

稳健设计是提高产品质量的有效方法。首先对多响应稳健优化设计问题进行分析．针对多响应稳健优化设计中权重确定和优化模型的建立问题．提出了基于熵权理论和田口过程能力指数的稳健优化设计方法．然后通过实例对文中所提的方法进行了实证研究,最后得出结论通过将熵权理论和过程能力结合进行多响应稳健优化可以达到很好的效果。     

基于损失模型的电磁制动器稳健优化设计

介绍了基于损失模型的稳健设计的两个基本工具:信噪比和正交试验设计,讨论了设计的基本思想和步骤。建立合理的数学模型,对电磁制动器结构参数进行了稳健优化设计。并将结果与传统优化结果进行了比较、分析和讨论,结果表明,稳健设计后的电磁制动器的性能得到了较大的改善和提高。     

任意分布参数的拖拉机半轴的可靠性灵敏度设计

提出了基于四阶矩技术的可靠性灵敏度设计的数值计算方法,讨论了具有非正态随机参数的拖拉机半轴的可靠性灵敏度设计问题,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对拖拉机半轴的可靠性的影响,为拖拉机半轴的可靠性设计提供了理论依据。     

基于SQP法的拖拉机最终传动可靠性优化设计

拖拉机最终传动的传统设计和常规优化设计方法已有不少论述,但其可靠性优化设计方法未见有文献提及.可靠性优化设计方法既能定量地分析和解决产品在运行中的可靠性,又能使产品的功能参数最优化,是解决复杂设计问题的有效工具.为此,以拖拉机单级外啮合直齿圆柱齿轮最终传动体积最小为目标函数,建立可靠性优化设计模型的方法,并利用MATLAB优化工具箱中比惩罚函数法更优的序列二次规划法(SQP法)求解该模型.优化设计结果表明,这种方法非常可靠和有效.     

影响车辆前轴可靠度的参数灵敏度分析

讨论了前轴的可靠性参数灵敏度分析问题，提出了可靠性灵敏度设计的计算方法，研究了正态分布设计参数的改变对前轴可靠性的影响，为前轴的可靠性设计提供了理论依据。     

桑叶采摘机手动操作机构的优化设计

应用力学理论,对桑叶采摘机手动操作机构曲柄的角速度和操作者的扣动力进行了分析计算.对操作机构进行优化设计时,以操作者的扣动力最小和曲柄在滑块移动到S/2处时的角速度最大为目标建立多目标优化的数学模型.采用统一目标法中的乘除法将各个目标函数统一到一个总的统一目标函数中,然后采用Matlab语言编程,使用优化工具箱求出最优解,将优化结果应用在桑叶采摘机的设计中,达到了预期效果.     

基于OpenGL的播种机机械部件离散元法仿真分析

为了提高播种机机械部件仿真的可靠性,克服传统几何仿真的局限性,提出了一种基于OpenGL建模和离散元仿真软件的播种机零部件虚拟设计方法,并以播种机开沟器和排种盘的实验和仿真验证了其可靠性。设计了播种机部件、土壤和种子的离散元建模方法,并设置了仿真模拟参数,通过实验测试了开沟器的力学性能和排种器的漏播率与重播率,最后将其和离散元仿真结果进行了对比。对比结果表明:利用离散元仿真模拟方法与实验测试得到的阻力、漏播率和重播率的结果基本吻合,从而验证了其在播种机部件设计优化中使用的可行性,为播种机部件的优化提供了一种新的设计方法。     

天然气发动机怠速鲁棒控制

将H∞鲁棒控制理论应用于天然气(CNG)发动机的怠速控制,建立了CNG发动机动力学模型,描述了发动机的不确定性.应用Matlab鲁棒控制工具箱,设计出基于H∞理论的CNG发动机怠速控制器,并进行了仿真分析和试验.仿真和台架试验表明,H∞控制具有很好的鲁棒性,提高了CNG发动机怠速工况的稳定性.     

拖拉机最终传动多目标模糊可靠性优化设计

综合考虑拖拉机单级外啮合直齿圆柱齿轮最终传动的承载能力、结构、齿面磨损和传动效率等问题,应用模糊数学和可靠性理论以及多目标优化技术对该机构进行设计.建立了以机构的体积和两齿轮的最大滑动系数最小、效率最高为目标函数,以模数、小齿轮齿数、齿宽和啮合角为设计变量的多目标模糊可靠性优化设计数学模型,应用多目标优化的模糊解法和遗传算法对其进行求解.在保证最大滑动系数不超限的前提下,模糊可靠性优化设计方案比常规可靠性优化设计和原设计方案体积分别减小1.55%和6.74%,且传动效率得以提高.     

基于多目标遗传算法的404P型拖拉机齿轮系优化

针对404P型拖拉机变速箱齿轮系存在的齿轮总质量大、疲劳强度低、换挡平顺性较差的问题,建立了以变速箱齿轮系总质量最小、疲劳强度最高、换挡平顺性最高为优化目标的齿轮系多目标参数优化数学模型。提出利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化求解。基于Matlab优化工具箱编写程序进行齿轮系参数的优化设计,结果表明,齿轮系总质量优化率差值为187.30%,齿轮系疲劳强度优化率差值为85.27%,齿轮系换挡平顺性优化率差值为9.09%。相比于传统经验设计,进一步提高了404P型丘陵山地拖拉机的变速箱传动性能。     

基于多路由协议的株间锄草机器人结构和控制优化设计

为获得理想的苗间机械锄草效果,提出了一种新的锄草机器人结构优化方法.该方法主要采用多目标优化模型对锄草末端结构进行设计,采用多路由协议对多锄草机器人进行协同控制,大大提高了田间锄草机器人的工作效率.在建立了机械锄草齿运动轨迹数学模型的基础上,结合现代农艺对机械锄草参数的限定及要求,建立了多目标优化模型,并利用MatLab优化工具箱得到最优解,将其应用在多机器人系统控制的多路由协议框架中.为了验证优化方法的有效性,在田间对多锄草机器人协同作业进行了试验,结果表明:优化后的多路由锄草机器人不仅大大提高了作业速度和锄草效率,而且降低了作物苗损失率,为大型中耕除草机的设计提供了理论依据.     

物料传送摇摆式输送机传动装置部件优化设计

针对物料传送摇摆式输送机传动装置关键部件,以减小整个传动装置的体积质量为优化目标,建立了模糊可靠性优化的数学模型。结合传统优化方法,运用大型工程计算软件MATLAB遗传工具箱GAOT,对其齿轮机构进行了优化设计,提高了输送机传动装置的设计水平,验证了遗传算法在优化设计计算中的可行性和优越性,为遗传算法成功应用于机械设计领域做出了有益的探讨。     

考虑间隙影响的汽车转向机构稳健优化设计

应用具有正态分布的设计参数与噪声因素的稳健设计理论，对汽车转向机构进行了稳健优化设计。以转向过程中转向机构14个位置的运动误差为目标函数，以主销中心距、轴距、转向梯形底角和转向梯形臂长度为设计变量，以各运动副间隙为噪声因素，以最小传动角及最大转角误差等为约束条件，建立了含间隙影响的转向机构稳健优化数学模型。设计结果表明，在运动副存在间隙或间隙变化时，此设计方法能有效保证转向机构的运动精度。