考慮設(shè)計(jì)參數(shù)不確定性的6σ穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及工程應(yīng)用.pdf

1、有效降低實(shí)際工程中不確定性因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)的影響，已成為穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的熱點(diǎn)問題。隨著產(chǎn)品在研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)階段不確定性問題越來(lái)越復(fù)雜，現(xiàn)有穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，已難以適應(yīng)各種不確定性工程問題。通過考慮不確定性的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)健性，并協(xié)助設(shè)計(jì)工程師選擇可靠的設(shè)計(jì)決策方案有著重要意義。本文針對(duì)柔順機(jī)構(gòu)產(chǎn)品在高尖端領(lǐng)域的實(shí)際工程需求，提出了一種不確定性情形下的6σ穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法來(lái)有效解決柔順微操作平臺(tái)性能質(zhì)量波

2、動(dòng)難題。本文主要研究工作如下：
　?。?）針對(duì)不確定性結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)變量篩選的工程問題，本文采用了Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)變量篩選。首先通過質(zhì)量分析工具魚骨圖方法對(duì)影響平臺(tái)性能質(zhì)量波動(dòng)的不確定性因素進(jìn)行了系統(tǒng)整理和分類。在分析實(shí)際工程問題的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)的不確定性設(shè)計(jì)變量篩選步驟。接著對(duì)不確定性結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法篩選出具有高顯著

3、性的不確定性結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)變量，大大縮小了穩(wěn)健優(yōu)化的搜索空間，從而減少后期優(yōu)化模型計(jì)算復(fù)雜度和優(yōu)化的迭代次數(shù)，為快速有效地得到穩(wěn)健設(shè)計(jì)方案奠定了基礎(chǔ)；
　?。?）針對(duì)柔順微操作平臺(tái)性能響應(yīng)與不確定性結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)變量之間復(fù)雜的非線性隱式關(guān)系難以準(zhǔn)確描述的工程問題，本文構(gòu)建了基于響應(yīng)曲面法的平臺(tái)性能代理模型。首先根據(jù)已篩選出的顯著性不確定性設(shè)計(jì)變量，采用中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)其重新安排試驗(yàn)組合；其次通過有限元數(shù)值模擬仿真獲得各個(gè)試驗(yàn)組合

4、性能響應(yīng)（固有頻率與位移放大倍數(shù)）仿真數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了固有頻率與位移放大倍數(shù)響應(yīng)曲面法代理模型；最后對(duì)建立的代理模型進(jìn)行了精度檢驗(yàn)，為建立柔順微操作平臺(tái)6σ穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)決策模型做好了鋪墊；
　　（3）針對(duì)傳統(tǒng)確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)決策模型沒有考慮設(shè)計(jì)變量的不確定性工程問題，本文提出了考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)不確定性的6σ穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)決策模型。首先對(duì)比分析了傳統(tǒng)確定性優(yōu)化方法解決不確定性問題存在的不足，歸納了不確定性的6σ穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)決策模型的建立