考慮參數(shù)不確定性的柔順機構非概率穩(wěn)健優(yōu)化設計.pdf

1、實際工程問題中存在的不確定性，可能會對產(chǎn)品的穩(wěn)健性產(chǎn)生較大影響。尤其是在MEMS、航空航天及生物工程等高精尖領域內(nèi)，不確定性因素對產(chǎn)品性能穩(wěn)健性所造成得影響，可能會導致產(chǎn)品失效，甚至會造成嚴重的經(jīng)濟損失。如生物工程領域中的細胞注射，包括注射器、夾持器在內(nèi)的相關工具的精度與穩(wěn)健性要求極高，微小的誤差可能會導致整個試驗失敗。因此，在設計階段設計人員就必須考慮到工程問題中的不確定性。考慮不確定性的概率方法處理問題時往往需要大量的樣本數(shù)據(jù)作為支

2、撐，并且需要在假設參數(shù)服從某一分布的基礎上完成優(yōu)化過程。
　　針對上述難題，在國內(nèi)外考慮不確定性的穩(wěn)健優(yōu)化設計研究基礎上，本文對考慮參數(shù)不確定性的非概率穩(wěn)健優(yōu)化設計做了進一步探索，并以柔順機構的不確定性問題為例驗證了其可行性。針對三類較典型的不確定性問題，采用如下三種非概率穩(wěn)健優(yōu)化設計方法進行優(yōu)化求解：
　　（1）針對僅給出設計變量參數(shù)范圍及參數(shù)名義值落在區(qū)間內(nèi)概率值的工程不確定性問題，采用基于證據(jù)結構理論的非概率穩(wěn)健優(yōu)化方

3、法進行優(yōu)化。該方法通過對信任函數(shù)和似然函數(shù)定義及置信概率的穩(wěn)健性表征設置，結合證據(jù)結構理論，對兩參數(shù)和三參數(shù)的情形分別進行討論，最終獲得優(yōu)化設計方案。
　?。?）針對考慮目標和約束穩(wěn)健性且性能響應與設計變量之間無顯式函數(shù)表達式的工程不確定性問題，采用基于區(qū)間分析的非概率穩(wěn)健優(yōu)化模型法進行優(yōu)化求解。同時考慮目標和約束穩(wěn)健性，采用雙層穩(wěn)健優(yōu)化設計的方法進行求解。并與常規(guī)優(yōu)化、傳統(tǒng)穩(wěn)健設計及概率穩(wěn)健優(yōu)化設計的優(yōu)化結果進行對比，驗證了本文

4、方法的可行性。
　?。?）針對僅給出設計參數(shù)范圍及結構可靠度約束且設計變量與性能響應之間存在顯式關系情形下的不確定性難題，構建了基于可靠度約束的非概率穩(wěn)健優(yōu)化設計模型。其中的相應權重問題采用灰熵權重方法處理，由于試驗數(shù)據(jù)具有一定的隨機性，造成單一的客觀賦權法也不能較準確的確定非概率穩(wěn)健優(yōu)化過程中的響應權重，通過灰熵權重法進行多目標權重的處理。
　?。?）以壓電致動微夾鉗中的柔順機構的設計案例為研究對象，對所采用方法進行了驗證