考慮設計參數(shù)不確定性的6σ穩(wěn)健優(yōu)化設計方法及工程應用.pdf

1、有效降低實際工程中不確定性因素對產(chǎn)品質(zhì)量波動的影響，已成為穩(wěn)健優(yōu)化設計方法的熱點問題。隨著產(chǎn)品在研發(fā)、設計、制造、使用維護階段不確定性問題越來越復雜，現(xiàn)有穩(wěn)健優(yōu)化設計方法，已難以適應各種不確定性工程問題。通過考慮不確定性的穩(wěn)健優(yōu)化設計方法來提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)健性，并協(xié)助設計工程師選擇可靠的設計決策方案有著重要意義。本文針對柔順機構產(chǎn)品在高尖端領域的實際工程需求，提出了一種不確定性情形下的6σ穩(wěn)健優(yōu)化設計方法來有效解決柔順微操作平臺性能質(zhì)量波

2、動難題。本文主要研究工作如下：
　?。?）針對不確定性結構參數(shù)設計變量篩選的工程問題，本文采用了Plackett-Burman試驗設計方法進行設計變量篩選。首先通過質(zhì)量分析工具魚骨圖方法對影響平臺性能質(zhì)量波動的不確定性因素進行了系統(tǒng)整理和分類。在分析實際工程問題的基礎上，構建了基于Plackett-Burman試驗設計的不確定性設計變量篩選步驟。接著對不確定性結構參數(shù)，采用Plackett-Burman試驗設計方法篩選出具有高顯著

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

4、性能響應（固有頻率與位移放大倍數(shù)）仿真數(shù)據(jù)的基礎上，構建了固有頻率與位移放大倍數(shù)響應曲面法代理模型；最后對建立的代理模型進行了精度檢驗，為建立柔順微操作平臺6σ穩(wěn)健優(yōu)化設計決策模型做好了鋪墊；
　?。?）針對傳統(tǒng)確定性優(yōu)化設計決策模型沒有考慮設計變量的不確定性工程問題，本文提出了考慮結構參數(shù)不確定性的6σ穩(wěn)健優(yōu)化設計決策模型。首先對比分析了傳統(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)化設計決策模型的建立