發(fā)布時(shí)間：2020-09-29 14:35

　　 機(jī)械裝備系統(tǒng)的材料性質(zhì)、工作應(yīng)力條件、環(huán)境狀況等多種因素都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的性能退化產(chǎn)生影響,內(nèi)外因素的作用也存在著時(shí)變性、不確定性、復(fù)雜性、交互耦合性等特征。構(gòu)建準(zhǔn)確的時(shí)變高精度仿真模型來(lái)表征性能退化過(guò)程是深入了解裝備性能的重要方法,但隨之也暴露了模型復(fù)雜程度高,相關(guān)設(shè)計(jì)困難的問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)伊始,充分考慮性能退化特征,這對(duì)于保障復(fù)雜的大型裝備系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的可靠、安全、平穩(wěn)地運(yùn)行具有重要意義。因此,需要結(jié)合有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)抽取性能退化過(guò)程模型,并進(jìn)行相關(guān)的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化設(shè)計(jì),在保證裝備必要性能條件下,僅在設(shè)計(jì)子域內(nèi)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì),合理的降低結(jié)構(gòu)尺寸和復(fù)雜程度,從而既遵循簡(jiǎn)約經(jīng)濟(jì)的理念,又可提高優(yōu)化效率和模型準(zhǔn)確程度。與此同時(shí),本文將基于性能退化的兩種改進(jìn)的序列優(yōu)化方法引入到航天器機(jī)構(gòu)—諧波減速器的設(shè)計(jì)優(yōu)化中來(lái),進(jìn)一步地驗(yàn)證了方法的可行性和高效性。本文的具體研究?jī)?nèi)容包括:(1)提出了集合模型確認(rèn)和時(shí)變靈敏度分析的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化策略。采用基于ANOVA(Analysis of Variance)的時(shí)變靈敏度分析方法,選取最為靈敏的參數(shù)做進(jìn)一步的校核,提高了計(jì)算效率。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用極大似然估計(jì)法進(jìn)行進(jìn)一步地進(jìn)行模型確認(rèn);接著在設(shè)計(jì)子域內(nèi)的確定性優(yōu)化中加入時(shí)變可靠性約束,利用基于PHI2+的穿越率法求解時(shí)變可靠度,充分考慮設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)參數(shù)的時(shí)變性和不確定性對(duì)可靠度求解的影響。(2)提出了基于B-distance模型驗(yàn)證指標(biāo)的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化方法,再次拓展了序列優(yōu)化方法。相比極大似然估計(jì),B-distance數(shù)值指標(biāo)可以很好地量化模型驗(yàn)證的準(zhǔn)確程度;在計(jì)算B-distance指標(biāo)時(shí),利用核密度估計(jì)法來(lái)逼近模型極值概率密度曲線,同時(shí)利用改善的HLCDF法提高了B-distance指標(biāo)計(jì)算效率。(3)構(gòu)建了時(shí)變高精度諧波傳動(dòng)效率仿真模型。選用Wiener過(guò)程來(lái)表征諧波傳動(dòng)效率的退化改變量,并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)上的建模。同時(shí)針對(duì)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)機(jī)理,進(jìn)行了基于物理的諧波傳動(dòng)效率的建模。然后結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn),構(gòu)建了考慮多種環(huán)境因素和個(gè)體差異的綜合仿真模型,并對(duì)該仿真模型進(jìn)行了初步分析。(4)兩種改進(jìn)的序列優(yōu)化方法在諧波減速器柔輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)上得到重要應(yīng)用。從設(shè)計(jì)變量和校正參數(shù)的確定、目標(biāo)函數(shù)的選取和約束條件的制定三個(gè)方面詳細(xì)闡述了諧波減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)模型構(gòu)建的過(guò)程。針對(duì)諧波減速器柔輪時(shí)變可靠性序列優(yōu)化設(shè)計(jì)這一問(wèn)題,對(duì)比分析了兩種方法,驗(yàn)證了基于極大似然估計(jì)的優(yōu)化方法和基于B-distance指標(biāo)的優(yōu)化方法運(yùn)算效率相仿,而后者模型確認(rèn)透明度上更勝一籌。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V423
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景和意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 性能退化過(guò)程研究現(xiàn)狀
        1.2.2 序列優(yōu)化方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內(nèi)容
    1.4 論文框架
第二章 基于極大似然估計(jì)的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化
    2.1 引言
    2.2 序列優(yōu)化設(shè)計(jì)基本思想
    2.3 基于極大似然估計(jì)的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化方法
        2.3.1 構(gòu)建模型誤差函數(shù)
        2.3.2 選取靈敏參數(shù)
        2.3.3 參數(shù)校核和設(shè)計(jì)子域的估計(jì)
        2.3.4 時(shí)變可靠性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)
    2.4 基于極大似然估計(jì)的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化流程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于B-distance指標(biāo)的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 基于B-distance的時(shí)變序列優(yōu)化的基本理論
        3.2.1 B-distance模型驗(yàn)證指標(biāo)
        3.2.2 核密度估計(jì)
        3.2.3 B-distance指標(biāo)求解
    3.3 基于B-distance的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化流程
    3.4 本章小結(jié)
第四章 諧波傳動(dòng)效率建模及其初步可靠性分析
    4.1 引言
    4.2 諧波減速器簡(jiǎn)介
    4.3 諧波傳動(dòng)效率建模
        4.3.1 基于Wiener過(guò)程的諧波傳動(dòng)效率退化建模
        4.3.2 基于物理特性的諧波傳動(dòng)效率建模
        4.3.3 考慮個(gè)體差異和實(shí)驗(yàn)誤差的諧波傳動(dòng)效率建模
    4.4 諧波傳動(dòng)效率實(shí)驗(yàn)和模型對(duì)比
    4.5 關(guān)于諧波減速器的時(shí)變可靠性分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 兩種序列優(yōu)化改進(jìn)方法在諧波減速器優(yōu)化上的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 諧波減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的建立
        5.2.1 設(shè)計(jì)變量和校正參數(shù)的選擇
        5.2.2 目標(biāo)函數(shù)的選取
        5.2.3 約束條件的制定
    5.3 兩種序列優(yōu)化改進(jìn)方法在諧波減速器優(yōu)化上的應(yīng)用
        5.3.1 基于極大似然估計(jì)的時(shí)變可靠性序列優(yōu)化的應(yīng)用
        5.3.2 基于B-distance指標(biāo)的時(shí)變序列優(yōu)化方法的應(yīng)用
        5.3.3 兩種序列優(yōu)化改進(jìn)方法的對(duì)比分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士期間的研究成果

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