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基于模糊概率及虚拟现实技术的稳健设计方法的研究及应用

刘和剑  
【摘要】: 本文论述了稳健设计方法的基本原理,研究了应用基于模糊概率及虚拟现实技术的稳健设计方法进行产品设计的一般过程,分别运用实例详细演示了在模糊概率分析法,并结合数字计算机的强大优势的基础上传统的稳健设计方法和现代稳健设计方法的具体应用,得出了可靠的、符合工程实际的设计结果。 本文共分为四个部分,即序言、基于试验设计的稳健设计、基于工程模型的稳健设计、结论。 在第一部分的序言中,较为详细地阐述了稳健设计法的提出背景、由来、目前的研究状况及发展趋势、稳健设计要实现的目的及实现方法、稳健设计的原理、稳健设计的分类、稳健设计的意义、常用稳健设计的优缺点并提出了对传统稳健设计法中存在的缺点进行改进的方法和措施。 在第二部分的基于试验设计的稳健设计中,先对传统的稳健设计,即三次设计(功能设计、参数设计及容差设计)的设计过程及原理进行了分析,指出了传统稳健设计法中的不足,即没有充分利用数字计算机的强大优势;对于多因素多指标的设计,试验周期长、计算复杂等造成设计周期长、成本高、效率低等缺点提出了改进的措施,即将虚拟现实技术应用于传统的稳健设计中,通过模糊数学的方法(模糊综合评判)来处理设计中的多指标问题,使设计达到事半功倍的效果。文中还通过一个典型的例子详细说明了改进后的三次设计法的具体设计过程。设计的过程及结果表明:改进后的三次设计及其计算过程大大简化,缩短了设计周期,提高了设计效率,降低了设计成本,提高了设计的精度。 在第三部分的基于工程模型的稳健设计中,详细论述了面向产品质量的稳健设计的原理及含义、给出了应用基于工程模型的稳健设计进行产品设计的一般数学模型及其求解的一般过程。并用一个实例详细说明了基于工程模型的稳健设计的一般设计过程,文中为叙述方便,仍以系统设计、参数设计及容差设计三个基本步骤进行;通过计算机仿真来求解系统设计中得出的数学模型,得出设计变量使输出特性对不可控因素最不敏感的最优解,完成参数设计阶段的设计过程;为均衡产品质量与成本之间的关系,文中还进行了容差设计,容差设计仍然采用计算机仿真的方式进行,让设计变量在最大的容许范围内波动,通过统计分析的方法计算各因素对产品输出特性的影响,通过调整参数的容差来消除系统误差,并 中文提要 基于模糊概率及虚拟现实技术的稳健设计方法的研究及其应用 使输出特性的波动尽可能小,从而得到均衡产品质量与产品成本的参数最大容差, 设计出了质量高而成本低的产品,最后文中通过模糊概率的分析方法对设计结果 进行了可靠性分析,结果表明设计的结果是可靠的,产品的优质率也是很高的。 文中最后一部分是本论文的结论。这部分总结了基于模糊概率及虚拟现实技 术的稳健设计方法的在产品设计中高效、稳健的特点,也指出了本研究的不足及 需要再进一步研究的内容。


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