復雜機電產(chǎn)品質(zhì)量特性的耦合分析與解耦控制技術(shù).pdf

1、質(zhì)量特性的耦合現(xiàn)象廣泛存在于機電產(chǎn)品設(shè)計制造的各個階段,對產(chǎn)品質(zhì)量特性的建模、預測和控制有很大影響,也使產(chǎn)品質(zhì)量的預測與控制更加復雜。
　　 本論文在國家自然科學基金重點項目“復雜機電產(chǎn)品質(zhì)量特性多尺度耦合理論與預防性控制技術(shù)”(項目批準號50835008)、國家“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(2009ZX04014-016)及數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點實驗室(華中科技大學)開放基金的資助下,展開產(chǎn)品質(zhì)量特性的耦合分

2、析與解耦控制技術(shù)研究。主要內(nèi)容可以分為5部分,具體內(nèi)容包括:
　　 1)首先,介紹了AD(Axiomatic Design)的基本概念以及基于公理原理的設(shè)計和制造過程。然后總結(jié)了質(zhì)量特性耦合的主要類型,從質(zhì)量特性控制的準確性和精確性角度分析了耦合對質(zhì)量特性穩(wěn)健性造成的危害,研究了質(zhì)量特性耦合與解耦機理,并在此基礎(chǔ)上提出了基于AD的質(zhì)量特性解耦技術(shù)框架。
　　 2)分析了忽略耦合造成的潛在“均值失準”和“方差收縮”效應,將

3、模糊數(shù)學方法引入網(wǎng)絡分析,建立了基于模糊網(wǎng)絡分析法(FANP)的質(zhì)量特性耦合強度分析模型和分析方法,以更有效地評估產(chǎn)品質(zhì)量特性的耦合關(guān)系,分析了采用割裂耦合進行近似解耦的條件。最后通過案例分析,驗證了耦合強度分析的有效性。
　　 3)結(jié)合質(zhì)量特性的解耦問題,討論了利用TRIZ及USIT創(chuàng)新方法進行質(zhì)量特性解耦的原理、方法和步驟,提出TRIZ和USIT相結(jié)合的質(zhì)量特性解耦總體框架,討論了解耦的步驟,并將所提出的解耦方法應用于滾齒機

4、傳動系統(tǒng)設(shè)計,得到零傳動滾齒機的高速、高精度傳動設(shè)計方案。
　　 4)闡述了制造過程中存在的隱耦合現(xiàn)象,分析了隱耦合的成因,總結(jié)了常見的隱耦合類型,然后建立了制造過程的隱耦合模型。隱耦合很難直接識別和評價,因而,通過制造過程的復雜性間接描述、評估制造過程中的隱耦合。為此,對信息熵理論進行擴展,建立基于規(guī)模、難度和狀態(tài)多樣性的廣義信息熵模型,然后提出利用此復雜性測度模型,進行隱耦合制造過程靜態(tài)和動態(tài)復雜性的測度,從而間接實現(xiàn)了制造

5、過程隱耦合的評價,在此基礎(chǔ)上,分析并討論了制造過程隱耦合控制的基本方法。
　　 5)最后,分析了質(zhì)量特性耦合矩陣為無耦合、準耦合和耦合矩陣的產(chǎn)品質(zhì)量特性穩(wěn)健性。帶殘余耦合的設(shè)計因為耦合的存在,使得需求項相互關(guān)聯(lián),多個質(zhì)量特性難以同時達到最優(yōu)。提出同時考慮多個變量對各質(zhì)量特性的影響,將帶耦合質(zhì)量特性的穩(wěn)健性設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為多質(zhì)量特性的穩(wěn)健性優(yōu)化問題。著重討論了帶殘余耦合質(zhì)量特性的穩(wěn)健性優(yōu)化模型和優(yōu)化方法,分析了耦合條件下質(zhì)量特性的優(yōu)