一种面向随机与认知不确定性的稳健优化设计方法研究

发布时间：2021-04-19 16:27

　　作为一种能有效提高产品质量的工程设计理论,稳健优化设计具有强烈的需求背景,日益受到学术界的关注。稳健优化设计的基本思想是在不消除不确定性因素的前提下,确保所设计产品的性能对于设计中不确定性因素不敏感。传统稳健优化设计方法在优化迭代过程中仅仅考虑设计变量的随机不确定性,没有计及设计分析过程中的认知不确定性,对性能波动的估计不全面,用于优化迭代的依据不准确,直接影响优化结论。因此,探索能同时处理随机与认知不确定性的稳健优化设计方法具有重要的理论意义和工程价值。本文对传统的稳健优化设计概念进行扩展,提出一种能够同时计及随机与认知不确定性的稳健优化设计理论及相应的技术途径,可以更加全面地处理设计中的不确定性,使稳健优化设计结果更贴近工程实际。本文的主要研究内容如下1.对传统的稳健优化设计理论进行扩展,探索建立了一个面向随机与认知不确定性的稳健优化设计框架,简称为Augmented Robust Design Optimization （ARDO）:’‘优化建模→模型近似→优化迭代（两类不确定性综合量化→稳健性综合评价→修改设计参数→迭代终止判断）→优化结果”,提出了相应的优化设计模型、实现流程... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 课题来源与研究目的
        1.1.2 课题背景与研究意义
    1.2 稳健优化设计研究综述
        1.2.1 稳健优化设计基本原理
        1.2.2 稳健优化设计研究现状
    1.3 不确定性研究现状
        1.3.1 不确定性分类
        1.3.2 不确定性理论
        1.3.3 不确定性研究趋势
    1.4 本文主要研究内容和组织结构
        1.4.1 本文主要研究内容
        1.4.2 本文组织结构
第二章 面向随机与认知不确定性的稳健优化设计方法
    2.1 稳健优化设计模型
        2.1.1 不确定性来源
        2.1.2 设计目标
        2.1.3 设计约束
        2.1.4 优化模型
    2.2 稳健优化设计总体框架
    2.3 稳健优化设计流程
    2.4 主要研究内容和关键技术
        2.4.1 技术基础
        2.4.2 研究内容
        2.4.3 关键技术
    2.5 本章小结
第三章 随机与认知不确定性的传播分析
    3.1 证据理论基本原理
        3.1.1 基本概率分配函数
        3.1.2 信任与似然函数
        3.1.3 Dempster组合规则
        3.1.4 证据理论的特点
    3.2 基于证据理论的不确定性源综合表征
        3.2.1 基于证据理论的认知不确定性表征
        3.2.2 基于证据理论的随机不确定性表征
        3.2.3 两类不确定性的综合表征
    3.3 基于证据理论的两类不确定性传播
        3.3.1 基于证据理论的不确定性传播原理
        3.3.2 基于证据理论的不确定性传播计算方法
    3.4 实例研究
    3.5 本章小结
第四章 两类不确定性下的稳健设计准则
    4.1 传统稳健设计准则
        4.1.1 信噪比准则
        4.1.2 随机模型准则
        4.1.3 灵敏度准则
        4.1.4 模糊稳健准则
        4.1.5 总结与讨论
    4.2 两类不确定性下的稳健设计准则Ⅰ
        4.2.1 稳健设计准则Ⅰ的定义
        4.2.2 稳健设计准则Ⅰ的意义
    4.3 两类不确定性下的稳健设计准则Ⅱ
        4.3.1 基于CBF和CPF的不确定性表征
        4.3.2 稳健设计准则Ⅱ的定义
        4.3.3 稳健设计准则Ⅱ的意义
    4.4 两类稳健设计准则的讨论
    4.5 本章小结
第五章 实例研究
    5.1 设计问题
        5.1.1 目标函数
        5.1.2 影响因素
    5.2 不确定性因素灵敏度分析
        5.2.1 不确定性因素
        5.2.2 有限元分析模型
        5.2.3 因素灵敏度分析
    5.3 支架组件结构响应面近似模型
        5.3.1 响应面近似模型原理
        5.3.2 二次回归正交旋转组合设计
        5.3.3 响应面近似模型的建立
    5.4 稳健优化求解
        5.4.1 优化算法及流程
        5.4.2 稳健优化求解
        5.4.3 讨论
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Box-Behnken方法的GH4169铣削力试验研究[J]. 刘维伟,朱昆,单晨伟,杨振朝,杨帅,李锋.  机械制造. 2011(08)
[2]机械可靠性设计的内涵与递进[J]. 张义民.  机械工程学报. 2010(14)
[3]多响应问题的稳健性设计优化[J]. 杨方,高齐圣,于增顺.  工业工程. 2010(03)
[4]基于灵敏度分析的飞行器稳健设计优化方法[J]. 姜亚楠,王和平.  航空计算技术. 2009(05)
[5]证据理论和区间分析相结合的可靠性优化设计方法[J]. 郭惠昕,刘德顺,胡冠昱,梁亮.  机械工程学报. 2008(12)
[6]鲁棒优化设计方法及其在结构动力优化中的应用[J]. 王文凯.  机械制造. 2008(12)
[7]联合模糊和随机不确定性的结构可靠性分析[J]. 邵煜,张土乔.  浙江大学学报(工学版). 2008(09)
[8]基于证据理论的结构失效概率计算方法[J]. 郭惠昕,夏力农,戴娟.  应用基础与工程科学学报. 2008(03)
[9]基于证据推理的可靠度近似计算方法[J]. 郭惠昕,胡冠昱,谈锋.  农业机械学报. 2008(05)
[10]鲁棒优化设计方法在结构动力学中的应用[J]. 肖方豪,蹇开林.  工程力学. 2007(S1)

博士论文
[1]不确定性结构的分析方法研究[D]. 梁震涛.西安电子科技大学 2007
[2]工程结构不确定性区间分析方法及其应用研究[D]. 苏静波.河海大学 2006



本文编号：3147902