面向復(fù)雜裝備的工況適應(yīng)性設(shè)計理論、方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、在復(fù)雜裝備的設(shè)計過程中考慮外部環(huán)境擾動和本體狀態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝備在多樣工況環(huán)境隨機(jī)擾動狀態(tài)下的適應(yīng)性響應(yīng)，本文提出了面向復(fù)雜裝備的工況適應(yīng)性設(shè)計理論，構(gòu)建了復(fù)雜裝備的工況適應(yīng)性設(shè)計技術(shù)體系，對運(yùn)行工況驅(qū)動的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性變異設(shè)計方法、過程質(zhì)量波動的特性適應(yīng)性融合設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度失穩(wěn)的模式適應(yīng)性辨識設(shè)計方法和環(huán)境負(fù)荷脅迫的性能適應(yīng)性修復(fù)設(shè)計方法進(jìn)行了深入研究。結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，應(yīng)用提出的理論和方法開發(fā)了面向復(fù)雜鍛壓裝備的工況適應(yīng)性設(shè)計集成系統(tǒng)

2、，并在復(fù)雜鍛壓裝備設(shè)計制造過程中進(jìn)行了工程應(yīng)用，取得了較好的效果。
　　全文的組織結(jié)構(gòu)為:
　　第一章對復(fù)雜裝備的設(shè)計現(xiàn)狀進(jìn)行分析，闡述了產(chǎn)品適應(yīng)性設(shè)計，提出了面向復(fù)雜裝備的工況適應(yīng)性設(shè)計思想，給出論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)體系。
　　第二章定義了工況適應(yīng)性設(shè)計的內(nèi)涵。闡明了工況適應(yīng)性設(shè)計的主體、介主體和適應(yīng)等概念內(nèi)涵，歸納了工況適應(yīng)性設(shè)計的4個內(nèi)涵特性和3個內(nèi)涵機(jī)制，并構(gòu)建了復(fù)雜系統(tǒng)工況適應(yīng)性設(shè)計的技術(shù)體系。
　

3、　第三章提出了運(yùn)行工況驅(qū)動的復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)適應(yīng)性變異設(shè)計方法。構(gòu)建了基于時序歷程事件、生產(chǎn)環(huán)境因子、自然環(huán)境因子等多元因素的環(huán)境剖面基因模型;根據(jù)環(huán)境剖面基因模型，運(yùn)用主鏈基因的缺失、新增、重組和分支鏈基因的缺失、新增等5種基因變異策略，對環(huán)境剖面差序基因模型進(jìn)行演化運(yùn)算，并以設(shè)計波動量最小為標(biāo)準(zhǔn)選取設(shè)計母板。以母版結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合復(fù)雜裝備的環(huán)境-功能-載體設(shè)計方案知識庫對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性變異設(shè)計，使其更有效的適應(yīng)運(yùn)行工況，保障運(yùn)行過程中

4、的安全性和可靠性。通過鍛壓機(jī)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行工況驅(qū)動結(jié)構(gòu)適應(yīng)性變異設(shè)計應(yīng)用實(shí)例，證明了該方法的可行性和有效性。
　　第四章提出了過程質(zhì)量波動的復(fù)雜裝備特性適應(yīng)性融合設(shè)計方法。通過對過程質(zhì)量進(jìn)行內(nèi)涵描述和波動性分析，構(gòu)建了復(fù)雜裝備過程質(zhì)量特性空間/時間適應(yīng)性融合模型。運(yùn)用質(zhì)量屋工具對設(shè)計過程的質(zhì)量特性進(jìn)行規(guī)劃，基于田口質(zhì)量損失方法對制造過程的質(zhì)量特性進(jìn)行運(yùn)算，基于質(zhì)量-成本模型對運(yùn)行過程的質(zhì)量成本進(jìn)行求解。最后以鍛壓機(jī)機(jī)身部件為例，對

5、所提出的設(shè)計方法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　第五章提出了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度失穩(wěn)的復(fù)雜裝備模式適應(yīng)性辨識設(shè)計方法。在復(fù)雜裝備空間結(jié)構(gòu)強(qiáng)度穩(wěn)定性機(jī)理分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建了空間結(jié)構(gòu)形態(tài)矩陣，給出合并、擴(kuò)增、分離、重組等4種空間結(jié)構(gòu)形態(tài)矩陣的運(yùn)算方法。運(yùn)用隱馬爾可夫模型對復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度失穩(wěn)模式進(jìn)行辨識，將空間結(jié)構(gòu)信息引入訓(xùn)練過程中，經(jīng)過形態(tài)矩陣的操作運(yùn)算得到空間結(jié)構(gòu)HMM適應(yīng)性元模型，通過對經(jīng)典HMM的辨識算法進(jìn)行優(yōu)化，提高故障模式溯源辨識的計算效率和準(zhǔn)確性，從

6、而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝備空間結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的模式適應(yīng)性辨識設(shè)計。最后以機(jī)壓機(jī)多連桿失穩(wěn)模式適應(yīng)性辨識設(shè)計為例，表明該方法的有效性。
　　第六章提出了環(huán)境負(fù)荷脅迫的復(fù)雜裝備性能適應(yīng)性修復(fù)設(shè)計方法。以運(yùn)行階段系統(tǒng)所處的環(huán)境因素為研究對象，針對環(huán)境敏感系統(tǒng)提出了環(huán)境負(fù)荷脅迫響應(yīng)模型，在環(huán)境負(fù)荷脅迫工況下，系統(tǒng)性能下降處于潛在故障狀態(tài)時，利用閉環(huán)傳感器系統(tǒng)對環(huán)境因子狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子陣列和狀態(tài)酶陣列，聯(lián)合映射確定工況波動源和擾動幅度

7、，啟動環(huán)境修復(fù)方案并配合狀態(tài)酶調(diào)控其運(yùn)行程度進(jìn)行工況適應(yīng)性修復(fù)，避免潛在故障持續(xù)造成功能故障，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過對鍛壓沖壓工藝性能狀態(tài)進(jìn)行模擬，驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　第七章結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，開發(fā)了面向復(fù)雜鍛壓裝備的工況適應(yīng)性設(shè)計集成系統(tǒng)（HD-CADIS），并將結(jié)構(gòu)適應(yīng)性變異設(shè)計方法、特性適應(yīng)性融合設(shè)計方法、模式適應(yīng)性辨識設(shè)計方法、性能適應(yīng)性修復(fù)設(shè)計方法應(yīng)用在復(fù)雜鍛壓裝備的設(shè)計制造過程中，在實(shí)踐中證明本文提出理論與方法的可