制造业技术的不断发展和市场竞争使用户对产品的个性化需求不断增加,传统的产品结构难以支撑高度个性化产品的开发。开放式架构产品由开放的产品平台和个性化模块组成,其中个性化模块可以由不同的企业设计和开发,能够实现较高程度的个性化。对开放式架构产生的不确定性对产品性能的影响进行研究,基于稳健设计方法,提出了开放式架构产品的稳健性能匹配方法。将不同个性化模块参数的变化作为产品平台的噪声因素,以降低噪声影响下的产品性能衰减为目标,实现产品平台覆盖范围内性能的综合优化。通过开放式架构冰箱为例验证了方法的可靠性。

本文提出一种基于容差分析的微机械陀螺稳健设计方法,开发了相应的稳健优化设计流程.该方法采用估算目标函数和约束的名义值与扰动值来定义系统稳健性,同时将最坏情况容差作为设计参数的扰动.在集成了器件建模和优化工具的设计环境中开发了相应的自动化设计流程,可用于微机械陀螺的结构设计.优化算法使用遗传算法.讨论了不同的稳健设计方法,结果表明本文的方法能以合适的计算成本获得高质量的结果.系统敏感性分析表明,稳健优化设计结果对误差是不敏感的.采用蒙特卡洛分析检验稳健设计的产出率,结果表明有88%的试验样本是可接受的,而对于确定性优化,仅有50%的可接受样本.微结构已经采用键合-深反应离子刻蚀工艺加工出来.

蓄能式全动力制动系统充液阀的设计目标是提高系统的充液效率、减轻对车辆其他系统的影响并降低充液阀的制造成本。根据系统原理建立了可用于充液阀稳健设计及其充液特性分析的动态数学模型,试验验证了仿真模型的正确性。在分析系统充液特性主要影响因素的基础上,确定了充液阀的设计变量及不确定因素。对充液阀进行基于充液时间最短的稳健设计结果表明,合理选择设计参数可降低加工精度,提高充液效率及性能稳健性。

悬臂梁式压电振动发电机是一种新型的供电装置，可广泛应用于无线传感器网络节点进行供电。首先建立以悬臂梁为结构方式的压电振动换能器的模型；然后从遗传算法和田口稳健设计的理论方法出发，以输出平均功率为优化目标的对换能器进行稳健优化设计；接着以钽电容和稳压二极管为核心设计了换能器的能量收集电路，最后用优化后的参数制成样机进行测试。测试结果证明，该发电机完全能满足功耗为50μW的传感器节点的使用要求，验证了该研究方案的可行性。

以某小型离心压气机为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和数值分析研究气动边界不确定性对离心压气机气动性能的影响规律,量化转速波动不确定对离心压气机压比的影响程度;提出一种基于不确定分析方法、代理模型、多目标优化算法的离心压气机气动稳健设计方法,为离心压气机及其他叶轮机械设计及应用提供重要参考。研究结果表明,优化后叶轮压比增大4.1%,压比方差降低13.52%,叶轮气动稳健性增强。

由于装载机复合储能式混合动力系统的结构较为复杂,工作性能容易受到其自身多种不稳定系统参数的影响,进而影响到装载机的燃油经济性能。采用田口法并通过Isight软件对复合储能式混合动力系统进行稳健设计,设计出使混合动力系统的工作性能对不稳定系统参数波动最不敏感的稳健设计方案;然后通过整车后向仿真模型来验证稳健设计结果,仿真结果表明整车燃油消耗量得到明显下降;最后通过dSPACE进行硬件在环试验,试验与仿真结果基本一致,验证了优化切实有效。

针对多响应稳健设计问题,以响应曲面法为基础,采用倒正态损失函数改进传统的满意度函数,以同时优化多响应的均值和标准差。首先选择恰当的实验设计获得样本集,然后通过倒正态损失函数将各个响应的均值和标准差同时引入满意度函数,建立综合满意度函数模型,而后用遗传算法对模型进行寻优,获得一组较优的输入变量组合,以实现输入变量的优化。案例研究表明,所提方法能使多响应的均值较好地接近目标值且标准差较小,实现了多响应的稳健设计。

提出了基于证据理论同时处理随机不确定性与认知不确定性的稳健设计方法。通过对随机不确定性参数的概率密度进行证据结构化,建立了随机与认知不确定性参数的统一量化和传播框架,构建了基于证据结构响应均值与变差的稳健设计准则。实例研究表明所提方法可行有效。

液压阀组的设计是一个复杂而繁琐的过程,通常需要多轮的试制改进及测试才能够不断地满足使用者的需求。这种设计方法不仅增加了设计成本而且延长了设计周期。针对液压阀组的功能及使用要求,提出了一种基于QFD(质量功能展开)的设计方法,利用这种设计方法可以将顾客需求逐层转化到系统要求、功能要求、零件特性及工艺要求等流程中,从而指导产品的稳健设计和质量保证。通过运用QFD设计方法在摊铺机马达控制液压阀组的设计实例,验证了该方法的有效性。

为了实现优先阀的稳健设计,基于解析法及SIMULINK分别建立了优先阀动态数学模型及仿真模型,仿真分析了系统各参数变化对优先阀动态响应特性的影响规律。在分析动态响应特性主要影响因素的基础上,以优先阀转向系统的流量响应超调量最小为设计目标,以优先阀的阀芯直径、弹簧刚度及节流口面积为设计变量,以方向盘角速度、转向负载、工作负载及输出流量为不确定因素,完成了基于损失模型的稳健设计。结果表明,稳健设计提高了设计目标的稳健性,一定程度上提升了优先阀的动态响应特性,该设计方法同样适用于其他阀件的改进设计。