基于精度損失的動態(tài)測量系統(tǒng)均勻設(shè)計理論與技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、測量技術(shù)水平是一個國家科技發(fā)展水平高低的重要評價標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是推動精度提高的力量和源泉，儀器設(shè)備精度的提高又為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展提供了新的物質(zhì)條件和研究手段。 由于科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，精密工程的精度要求越來越高，為了可靠地保證精度又實(shí)現(xiàn)低成本目標(biāo)，顯然過去采用提高精密工程組成系統(tǒng)裝備精度的措施已不能完全適應(yīng)，必須采取低成本的現(xiàn)代精度保障理論與技術(shù)措施。同時，精度理論是指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計、制造、測量的基本理論之一，充分發(fā)揮精度理論

2、指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計制造是創(chuàng)優(yōu)的基礎(chǔ)和捷徑，是提高產(chǎn)品檔次和競爭力的手段。把精度理論應(yīng)用到設(shè)計、制造、測量之中是科教興國、科教興企的具體舉措，是保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效方法。 測量系統(tǒng)，尤其是帶有機(jī)械結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中，隨著時間的推移，系統(tǒng)的精度會有所損失，測量精度逐漸下降，而且系統(tǒng)內(nèi)部各結(jié)構(gòu)單元對系統(tǒng)總精度損失的影響是不一致的。本課題研究的最終目的和意義是為產(chǎn)品進(jìn)行均勻一致性設(shè)計提供可依據(jù)的理論基礎(chǔ)。 不遵循均勻

3、一致性設(shè)計的產(chǎn)品，會造成較大的浪費(fèi)，和不必要的維修成本支出。而如果對產(chǎn)品采用均勻一致性設(shè)計，就可以做到使產(chǎn)品內(nèi)的各組成部分能在大致相同的時間內(nèi)同時失效或損壞，發(fā)揮生產(chǎn)資料的最大效率。這顯然具有顯著科學(xué)價值和實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義。 本課題來源于高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目“基于精度損失的動態(tài)測量系統(tǒng)均勻設(shè)計理論與技術(shù)基礎(chǔ)研究(項(xiàng)目編號：20040359011)”和“國家自然科學(xué)基金”(50675057)的部分內(nèi)容。 本課題涉

4、及機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)、計量學(xué)和現(xiàn)代數(shù)學(xué)等領(lǐng)域，是跨學(xué)科的交叉前沿研究領(lǐng)域。研究的主要內(nèi)容包括： (1)深化和完善動態(tài)測量系統(tǒng)誤差分解與溯源的理論研究。在原有全系統(tǒng)動態(tài)精度理論模型的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)代譜分析技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和小波分析理論相結(jié)合等原有的幾種誤差分解與溯源方法進(jìn)行分析比較，提出不同方法的特點(diǎn)和實(shí)用性，為本課題的研究提供了基礎(chǔ)。 (2)動態(tài)測量系統(tǒng)精度損失研究。對動態(tài)測量系統(tǒng)精度損失進(jìn)行全面分析和精度損失的規(guī)律研究

5、，建立了測量系統(tǒng)的精度損失趨勢模型。同時對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和改進(jìn)最小二乘支持向量機(jī)的建模方法進(jìn)行分析比較，并利用機(jī)械式動態(tài)測量系統(tǒng)建立了精度損失模型。為精度損失權(quán)函數(shù)的建立以及后繼的均勻損失設(shè)計理論提供了理論依據(jù)。 (3)動態(tài)測量系統(tǒng)均勻設(shè)計理論研究。在精度損失建模的基礎(chǔ)上，對動態(tài)測量系統(tǒng)各個組成單元精度損失進(jìn)行了非均勻性分析，建立了各個單元的精度損失權(quán)以及系統(tǒng)整體精度損失的非均勻性損失程度量。在此基礎(chǔ)上，提出了基于精度損失單位權(quán)的

6、優(yōu)化調(diào)整方法，并以總精度損失為控制指標(biāo)，以等效壽命為目標(biāo)，建立了系統(tǒng)內(nèi)部各單元壽命相一致的均勻設(shè)計理論與方法。 (4)動態(tài)測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研制。為了對動態(tài)精度損失分解與溯源理論與方法、動態(tài)精度損失建模預(yù)測模型、動態(tài)精度損失非均勻性分析以及均勻一致性設(shè)計理論加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這里設(shè)計了一套機(jī)、光、電相結(jié)合的動態(tài)測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以便對測量系統(tǒng)進(jìn)行精度損失的實(shí)驗(yàn)研究，從而實(shí)現(xiàn)對上述理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 基于精度損失的均勻設(shè)計理念可以為企業(yè)在