考虑多工况性能可靠性的航空发动机循环设计方法

为实现航空发动机总体性能设计方法由传统的确定性设计向不确定性概率设计转变,提出基于分布式协同响应面法思想的航空发动机多工况性能可靠性循环优化设计方法:建立了引入非确定性部件性能的航空发动机性能仿真模型,通过试验设计、非设计点性能仿真试验等步骤,构建了各典型工况下发动机推力与耗油率性能可靠度关于设计点循环参数的分布式响应面模型,并以此构建多工况性能协同响应面模型进行循环参数优化设计,最终获得循环参数非劣解集并通过随机试验进行验证。结果表明,通过多工况性能可靠性循环优化设计方法获得的循环参数非劣解集均能使发动机在多个典型工况下的总体性能同时达到不低于97.5%的高可靠度,为设计人员根据实际情况选取循环参数提供依据。      

基于响应面法的可靠性稳健设计优化

针对极限状态函数和结构性能函数为隐式的结构可靠性稳健设计优化问题,将结构性能稳健性、可靠性灵敏度稳健性与6σ稳健设计思想相结合,建立了一种基于响应面法的可靠性稳健设计优化模型并给出了具体算法.采用多项式拟合结构性能函数和极限状态函数,推导了基于响应面函数的1阶可靠度指标以及性能函数均值和均方差的计算方程;将结构可靠度作为基本约束条件,采用序列二次规划法得到稳健设计优化结果.运用该方法对某涡轮叶片型线进行设计优化,经过优化后,静、动叶的动能效率均值分别提高1.5%和6.4%,动叶片最大应力均值下降7.9%,动叶叶身最大变形均值下降5.6%,动叶片结构强度可靠度由初始的91.3%提高到了99.9%.      

航空发动机结构可靠性优化方法研究

通过采用多项式响应面的近似模型和模拟退火寻优技术．建立了航空发动机结构可靠性优化方法：采用多项式响应面为近似模型构造状态变量和目标函数与设计变量的关系,并采用模拟退火算法对响应面模型进行寻优,通过替代距离目标最远点,重构响应面进行模拟退火寻优。涡轮盘结构可靠性优化分析算例结果表明,涡轮盘结构在满足强度和寿命可靠性约束前...     

面向故障仿真的舵机系统建模方法研究

传统的基于传递函数和非线性微分方程的舵机系统模型无法直接描述舵机组件的物理参数,而这些参数直接反应组件的健康状况。专业的电路仿真软件的出现,为解决这一问题提供了方法。针对舵机系统故障仿真的需求,设计舵机模型原理框图;选用电路仿真软件Proteus搭建舵机的电路模型,设计单片机程序,实现舵机位置随动功能;分析模型的时域响应和频域响应特性,验证舵机系统电路仿真设计方法的可行性。以直流电机线圈电阻的故障模式为例,进行了故障仿真分析。     

基于模糊神经网络的智能PID控制算法

舵机控制系统存在响应速度慢、抗干扰能力差、系统参数不易整定、现有控制技术与设计方法的局限性等问题,这些问题影响了舵机的性能。为了提高制导火箭弹舵机伺服控制系统的性能,文章从舵机智能控制技术出发,研究了舵机的智能控制算法和Simulink系统仿真模型,采用模糊神经网络PID控制器来提高舵机的稳定性。仿真结果表明,模糊神经网络相比其他控制器进一步提升了舵机控制系统的控制效果。     

基于响应面法的Z型管道有限元模型参数修正与模态优化

针对Z型管道布局不合理而导致共振的问题,基于响应面法对Z型管道进行有限元模型修正以及模态优化。建立参数化的Z型管道振动仿真有限元模型;采用灵敏度分析方法,选取对模态影响较大的材料参数作为设计变量,通过拉丁超立方试验设计采集样本点,构造基于材料参数的响应面,通过多目标优化修正材料参数;利用修正后的有限元模型构造基于管道布局参数的响应面,通过多目标优化算法得到了使Z型管道前3阶固有频率远离共振频率的布局方案。     

基于健康行为模型的飞行器控制系统健康评估

通过分析与飞行器控制系统相关的健康模式与模型参数的映射关系,利用近似响应原理,阐述了建立健康模型、开展系统健康评估的方法;结合测点仿真数据和多维向量相似度的原理,提出了健康指标的计算、优化方法和系统健康评估总体方案。以某型舵机模型为研究对象,采用高斯白噪声作为激励源,应用BP神经网络构建舵机组件的健康行为模型。模型在某飞行器6 DOF仿真平台中进行仿真和验证,实现了基于健康行为模型的在线故障监测。通过研究健康行为建模方法在飞行控制系统健康评估中的应用,为飞行器的健康评估提供了一种可行方案。     

基于电动舵机的健康仿真与评估方法研究

综述了国内外开展飞行器健康相关研究的现状,强调了考虑渐变过程对于健康仿真的重要性。以某型飞行器电动舵机为研究对象,建立了舵机系统的非线性仿真模型。通过分析组成电动舵机各个环节的健康模式与模型参数的映射关系,阐述了建立健康模型开展健康仿真的方法,并结合测点仿真数据和多维向量相似度、遗传算法的原理,提出了健康指标的计算和优化方法,达到健康评估的目的。最后,以simulink环境下的仿真实例对上述方法的可行性进行了初步验证。     

基于BP网络的飞机典型部件疲劳寿命仿真研究

论述了一种基于BP网络的典型搭接件螺栓孔接触部位可靠性疲劳寿命的仿真方法。以接触对模拟搭接件螺栓孔连接。同时考虑材料性能、几何参数和载荷的随机性，建立有限元模型。并采用中心组合法计算各工况下离散应变分布值。而后用响应表面法拟合接触部位应变幅分布。然后再建立应变-寿命分布模型，用遗传算法优化的三层BP神经网络模拟随机化的Manson-Conffin公式。得出相应可靠度下的疲劳寿命。用该方法对某型飞机结构典型搭接件螺栓孔接触部位进行了疲劳寿命可靠性仿真，仿真结果与试验结果吻合较好。     

航空发动机套齿动态装配间隙非概率优化设计

为解决航空发动机套齿动态装配间隙的响应问题,在考虑动态变形和参数不确定性的情况下,将1种非概率区间分析方法与Kriging响应面模型及响应面优化方法相结合,对套齿初始装配间隙进行了可靠性优化设计。以某刚性套齿联轴器作为数值算例,在确定性设计的基础上,考虑机械载荷、热载荷、材料参数的分散性,运用区间分析方法得到了动态装配间隙的响应范围,利用非概率可靠性指标对初始装配间隙进行了优化设计。与确定性设计相比,优化设计提高了结构的可靠性;与概率设计相比,优化设计降低了对不确定参数的信息要求。验证了非概率方法解决装配对象不确定性结构响应问题的可行性与适用性。     

结构可靠度逐步逼近径向基神经网络响应面法

提出了逐步逼近径向基神经网络响应面法计算结构可靠度,这种数值方法较好地解决了结构功能函数非线性及结构随机变量非正态分布时采用结构可靠度指标度量结构可靠度存在误差的问题.经过多个数值试验表明,该算法迭代收敛迅速、计算准确性较高、应用过程简单.利用这种方法对含有多个随机变量的结构进行可靠性分析和设计,特别是当结构功能函数具有较强的非线性或结构随机变量分布具有较大的偏斜度时,具有一定的应用价值.      

基于响应面法的某双体飞艇囊体气动外形优化

为了进一步减小阻力,提高整个飞艇的气动性能,针对某双体飞艇囊体的长宽比、宽厚比和最大截面位置三个主要外形参数,采用试验设计和响应面法相结合的方法进行了囊体气动外形优化设计,以CFD数值计算技术的结果为基础,共进行了15次试验。优化前,囊体零升阻力系数为0.029 8;优化后,其零升阻力系数为0.027 4,减小了8.76%,巡航状态升阻比增加了5.25%,整个飞艇的气动性能得以较大改善,也证实了优化模型的有效性。研究表明:基于Box-Behnken设计和响应面法的双体飞艇囊体气动外形优化设计方法,不但考虑了外形参数之间的交互作用,而且计算量相对较小,计算结果的精度和可靠度较高,可以快速准确地优选出囊体外形参数的最优组合,具备一定的工程实用价值。     

最小二乘支持向量回归机在可靠性分析中的应用(英文)

经典的响应面方法作为回归方法来模拟可靠性设计中的状态变量和基本变量之间的函数关系,用以解决直接数值模拟方法计算量大的问题。这类算法已经成功解决了一些隐式功能函数的可靠性分析问题,但它依据的"经验风险最小"原则影响了它的使用范围。基于"结构风险最小化"的支持向量回归机方法具有良好的小样本学习性能和泛化能立,比传统的回归方法具有优越性。但支持向量回归机方法对大样本的可靠性问题在时间和空间上开销巨大。为了克服这一不足,本文将最小二乘支持向量回归机引入到可靠性分析中。算例结果表明:基于最小二乘支持向量回归机的可靠性方法计算得到结果精度较高,在计算耗时上远小于支持向量回归机的可靠性方法,因此在工程应用上具有一定价值。     

多级联调机构的六西格玛设计及响应面法优化

发动机静子叶片联调机构是提高叶片角度关系可靠性,保证发动机裕度的重要部件,以往的设计多为类比设计,以经验为主,缺乏1种对典型结构进行数学建模的分析。介绍了1种基于六西格玛设计理念,结合数理统计理论和统计分析工具,构建多级联调机构的数学模型方法。用试验设计建立试验模型,通过统计手段分析各因子对响应的显著程度,建立响应面模型并分析了模型中各因子,建立转换函数,进行望目优化。在因子名义值确定后,用蒙特卡罗模拟法分析各因子的公差对装配后最终响应的敏感度,指导设计各因子的公差分配,避免了常规的等公差和经验设计缺陷。实践表明:该方法建立了可复用的设计和优化模型,具有一定工程实用价值。     

样本重复使用失效响应曲线分析结构可靠度方法

用基于样本重复使用失效响应曲线逼近法,为充分利用迭代过程中的样本点,提出了样本重复使用的思想,并由此发展出一种结构可靠度的计算方法.利用可靠度指标作为收敛条件,从迭代收敛后的所有样本点中选取靠近失效界线处的样本点构造失效曲线响应函数,最后通过蒙特卡洛抽样的方法计算可靠度.多个算例表明:该响应函数避免了对传统意义上的功能函数响应面的模拟,降低了模型维数,又由于适当地 引入了带交叉项、具有曲线旋转功能的响应函数,因此能够很好地逼近失效曲线,有效地提高可靠度计算精度.      

A method of multi-objective reliability tolerance design for electronic circuits

Tolerance design plays an important role in reliability design for electronic circuits. The traditional method only focuses on the consistency of output response. It is not able to meet the needs of increasing development of electronic products. This paper researches the state of related fields and proposes a method of multi-objective reliability tolerance design. The characteristics of output response and operating stresses on critical components are both defined as design objectives. Critical components and their operating stresses are determined by failure mode and effect analysis (FMEA) and fault tree analysis (FTA). Sensitivity analysis is carried out to determine sensitive parameters that affect the design objectives significantly. Monte Carlo and worst-case analysis are utilized to explore the tolerance levels of sensitive parameters. Design of experiment and regression analysis are applied in this method. The optimal tolerance levels are selected in accord with a quality-cost model to improve consistency of output response and reduce failure rates of critical components synchronously. The application in light-emitting diode (LED) drivers indicates details and potential. It shows that the proposed method provides a more effective way to improve performance and reliability of electronic circuits.