組合近似模型預(yù)測設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用研究.pdf

1、產(chǎn)品預(yù)測設(shè)計(jì)技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來的一門新興的科學(xué)技術(shù)。預(yù)測設(shè)計(jì)技術(shù)的核心是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中建立預(yù)測模型，對其各項(xiàng)性能進(jìn)行預(yù)測。以往機(jī)械產(chǎn)品預(yù)測設(shè)計(jì)模型的建立，主要以CAE為依托，利用相關(guān)的CAE軟件對產(chǎn)品進(jìn)行仿真分析，得到仿真設(shè)計(jì)模型，用于指導(dǎo)試制樣件。然而對于復(fù)雜產(chǎn)品，將仿真設(shè)計(jì)模型用于預(yù)測設(shè)計(jì)不僅計(jì)算復(fù)雜、耗時(shí)昂貴，而且較難使用智能優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　近年來，通過眾多學(xué)者的研究，近

2、似模型技術(shù)可以有效地簡化復(fù)雜系統(tǒng)或者復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，節(jié)約CAD/CAE仿真昂貴的計(jì)算成本，并且可以方便的應(yīng)用啟發(fā)式算法，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，對現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)有重要的指導(dǎo)意義和借鑒意義。然而，使用近似模型建立預(yù)測設(shè)計(jì)模型時(shí)依然面臨很多問題，對于昂貴仿真得到的有限樣本，近似模型類型的選擇原則、近似模型的精度和近似模型優(yōu)化結(jié)果的可行性，仍然是一個(gè)艱巨的課題。
　　為此，本文以國家重點(diǎn)基礎(chǔ)項(xiàng)目研究基金(No.A0920131001

3、)和兵器工業(yè)集團(tuán)某所的軍工項(xiàng)目(No.20140661)為研究背景，研究特種車輛部件的設(shè)計(jì)問題，提出一種組合近似模型預(yù)測設(shè)計(jì)方法，并且考慮機(jī)械設(shè)計(jì)中的保守預(yù)測，進(jìn)而將兩者結(jié)合。本文的主要工作主要包括以下三個(gè)方面:
　　(1)提出一種組合近似模型方法。對復(fù)雜工程問題建立預(yù)測設(shè)計(jì)模型時(shí)，不再單一的使用一種近似模型，而是使用近似模型集。將進(jìn)化多Agent策略引入組合近似模型，實(shí)現(xiàn)對基本近似模型自身參數(shù)的進(jìn)化，最小化擬合過程中的均方根誤差

4、，得到基本近似模型的權(quán)值，進(jìn)而將他們組合，形成組合近似模型。分析函數(shù)和工程實(shí)例實(shí)驗(yàn)表明，該組合近似模型具有更好的預(yù)測精度和魯棒性。
　　(2)提出一種保守近似模型預(yù)測設(shè)計(jì)方法。在建立近似預(yù)測設(shè)計(jì)模型時(shí)，引入安全裕度，保守地預(yù)測產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析中的最大應(yīng)力、使用壽命等相關(guān)性能，從而保證了優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的可行性。使用交叉驗(yàn)證法根據(jù)具體問題需要的保守水平，設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全裕度。提出一種小樣本處理技術(shù)，并且使用組合近似模型擬合誤差累積分布函數(shù)，得

5、到基于組合近似模型的保守近似模型預(yù)測設(shè)計(jì)方法。分析函數(shù)和工程實(shí)例實(shí)驗(yàn)表明，在指定保守水平時(shí)，本方法預(yù)測結(jié)果具有較好的精度。
　　(3)基于上述研究成果，構(gòu)建了特種車輛型號研制預(yù)測設(shè)計(jì)平臺，有效管理車輛部件研發(fā)過程中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。集成組合近似模型預(yù)測設(shè)計(jì)系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析預(yù)測研究，為實(shí)現(xiàn)預(yù)測設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。以某車型驅(qū)動橋殼的預(yù)測設(shè)計(jì)為例，驗(yàn)證了基于本文方法的預(yù)測設(shè)計(jì)平臺的有效性。
　　本文課題以基