復(fù)雜機(jī)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(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的各個(gè)階段,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性的建模、預(yù)測(cè)和控制有很大影響,也使產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)測(cè)與控制更加復(fù)雜。
　　 本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量特性多尺度耦合理論與預(yù)防性控制技術(shù)”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)50835008)、國(guó)家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)(2009ZX04014-016)及數(shù)字制造裝備與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華中科技大學(xué))開(kāi)放基金的資助下,展開(kāi)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(jì)和制造過(guò)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(zhǔn)確性和精確性角度分析了耦合對(duì)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(jī)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(zhǔn)”和“方差收縮”效應(yīng),將

3、模糊數(shù)學(xué)方法引入網(wǎng)絡(luò)分析,建立了基于模糊網(wǎng)絡(luò)分析法(FANP)的質(zhì)量特性耦合強(qiáng)度分析模型和分析方法,以更有效地評(píng)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(jìn)行近似解耦的條件。最后通過(guò)案例分析,驗(yàn)證了耦合強(qiáng)度分析的有效性。
　　 3)結(jié)合質(zhì)量特性的解耦問(wèn)題,討論了利用TRIZ及USIT創(chuàng)新方法進(jìn)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(yīng)用于滾齒機(jī)

4、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),得到零傳動(dòng)滾齒機(jī)的高速、高精度傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案。
　　 4)闡述了制造過(guò)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(jiàn)的隱耦合類型,然后建立了制造過(guò)程的隱耦合模型。隱耦合很難直接識(shí)別和評(píng)價(jià),因而,通過(guò)制造過(guò)程的復(fù)雜性間接描述、評(píng)估制造過(guò)程中的隱耦合。為此,對(duì)信息熵理論進(jìn)行擴(kuò)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(fù)雜性測(cè)度模型,進(jìn)行隱耦合制造過(guò)程靜態(tài)和動(dòng)態(tài)復(fù)雜性的測(cè)度,從而間接實(shí)現(xiàn)了制造

5、過(guò)程隱耦合的評(píng)價(jià),在此基礎(chǔ)上,分析并討論了制造過(guò)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(wú)耦合、準(zhǔn)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(jì)因?yàn)轳詈系拇嬖?使得需求項(xiàng)相互關(guān)聯(lián),多個(gè)質(zhì)量特性難以同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。提出同時(shí)考慮多個(gè)變量對(duì)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(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多質(zhì)量特性的穩(wěn)健性優(yōu)化問(wèn)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)