復雜機械結構模糊優(yōu)化方法及工程應用

內容概要

本書應用模糊理論解決機械結構的優(yōu)化設計問題。內容包括模糊設計的基本知識、模糊結構優(yōu)化方法和算法改進、模糊有限元應用、協(xié)同設計、仿真和優(yōu)化實例、模糊可靠性設計、模糊綜合評判實例、模糊理論在其他領域的應用。全書無論是知識、數(shù)據(jù)、模型及實例，都緊密結合工程實際，緊緊圍繞這個中心展開，組成一個統(tǒng)一的有機整體，體現(xiàn)了基礎知識與科研成果及發(fā)展新動向間的密切結合。    本書可以作為從事機械工程研究、設計和應用的廣大科技工作者、高等院校的教師、學生學習模糊優(yōu)化設計的參考書。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  結構模糊優(yōu)化設計研究現(xiàn)狀及分析    1.1.1  國內外在該方向的研究現(xiàn)狀    1.1.2  對現(xiàn)行國內外研究的總結  1.2  結構設計中的模糊信息  1.3  本書主要內容第2章  模糊優(yōu)化理論的基本知識  2.1  模糊集合    2.1.1  模糊集合的定義    2.1.2  模糊集合的表示法    2.1.3  模糊集合的基本運算  2.2  截集    2.2.1  截集的定義    2.2.2  截集的性質  2.3  聚集函數(shù)    2.3.1  工程設計的聚集函數(shù)公理    2.3.2  工程設計的聚集函數(shù)  2.4  隸屬函數(shù)的形式及選擇    2.4.1  常用隸屬函數(shù)形式    2.4.2  模糊允許區(qū)間上下界的確定    2.4.3  隸屬函數(shù)選取對模糊優(yōu)化解的影響  2.5  分解定理  2.6  模糊擴展原理  2.7  凸模糊集合和模糊數(shù)    2.7.1 凸模糊集合    2.7.2  模糊數(shù)第3章  結構模糊優(yōu)化方法及算法改進  3.1  模糊優(yōu)化的數(shù)學模型    3.1.1  機械模糊優(yōu)化設計的一般步驟    3.1.2  建立數(shù)學模型的基本原則    3.1.3  模糊優(yōu)化基本概念    3.1.4  模糊優(yōu)化變量的隸屬函數(shù)選取  3.2  模糊優(yōu)化的分類    3.2.1  對稱模糊優(yōu)化和非對稱模糊優(yōu)化    3.2.2  模糊遺傳算法    3.2.3  其他方法  3.3  單目標模糊優(yōu)化設計    3.3.1  迭代法    3.3.2  最優(yōu)水平截集法    3.3.3  權重最大最小法  3.4  多目標模糊優(yōu)化設計    3.4.1  對稱多目標模糊優(yōu)化的求解    3.4.2  普通多目標模糊優(yōu)-fan題的求解    3.4.3  多目標模糊優(yōu)化的向量水平截集法    3.4.4  多目標模糊優(yōu)化的權重最大最小法    3.4.5  多目標模糊優(yōu)化的分層序列法  3.5  數(shù)值例子及工程應用    3.5.1  單目標模糊優(yōu)化    3.5.2  多目標模糊優(yōu)化    3.5.3  模糊優(yōu)化設計的工程應用  3.6  MATLAB優(yōu)化工具箱及在模糊優(yōu)化中的應用    3.6.1  MATLAB優(yōu)化工具箱簡介    3.6.2  閉式標準斜齒圓柱齒輪模糊優(yōu)化算例    3.6.3  普通圓柱蝸桿傳動多目標模糊優(yōu)化算例第4章  基于NSGA-Ⅱ的多目標結構模糊優(yōu)化  4.1  遺傳算法的特點  4.2  遺傳算法的實現(xiàn)方式    4.2.1  編碼方式    4.2.2  選擇算子    4.2.3  交叉與變異算子  4.3  遺傳算法的基本流程  4.4  多目標遺傳算法    4.4.1  隨機權重方法(random-一weight approach)    4.4.2  SPEA      4.4.3  非支配排序遺傳算法NSGA    4.4.4  帶精英策略的非支配排序的遺傳算法NSGA-Ⅱ  4.5  基于改進的NSGA-Ⅱ多目標遺傳算法模糊優(yōu)化    4.5.1  模糊約束函數(shù)清晰化    4.5.2  交叉算子的設計    4.5.3  改進的NSGA-Ⅱ模糊計算過程  4.6  改進的NSGA-Ⅱ算例分析  4.7  改進的NSGA-Ⅱ在模糊機械結構優(yōu)化中的應用第5章  復雜機械結構模糊有限元優(yōu)化及軟件開發(fā)  5.1  模糊有限元法基本理論    5.1.1  引言    5.1.2  有限元分析的基本原理    5.1.3  模糊有限元平衡方程      5.1.4  模糊有限元分析方法  5.2  ANSYS有限元分析軟件簡介    5.2.1  ANSYS簡介    5.2.2  APDL語言     5.2.3  ANSYS優(yōu)化設計的基本過程    5.2.4  ANSYS優(yōu)化原理    5.2.5  ANSYS優(yōu)化典型例題  5.3  安全閥閥體模糊有限元優(yōu)化及集成軟件開發(fā)    5.3.1  基于ANSYS的模糊有限元建模    5.3.2  VC.NET與閥體結構分析APDL程序實現(xiàn)    5.3.3  VC.NET與ANSYS實時生成圖片與動畫技術    5.3.4  軟件功能    5.3.5  模糊優(yōu)化結果及分析  5.4  五自由度對接試驗臺關鍵部件結構模糊有限元優(yōu)化設計    5.4.1  五自由度對接試驗臺簡介    5.4.2  基于模糊約束的關鍵部件建模    5.4.3  關鍵部件優(yōu)化結果及分析    5.4.4  結果分析  5.5  三軸仿真轉臺框架結構的模糊有限元優(yōu)化    5.5.1  框架有限元模型的建立    5.5.2  模糊優(yōu)化數(shù)學模型的建立    5.5.3  算例  5.6  機械產品設計、仿真、優(yōu)化集成應用實例    5.6.1  引言    5.6.2  彎管模CAD模塊開發(fā)    5.6.3  彎管模CAE模塊開發(fā)    5.6.4  彎管模OPT模塊的開發(fā)    5.6.5  彎管模CAPP模塊開發(fā)    5.6.6  集成環(huán)境下的編程技術第6章  機械多目標模糊可靠性優(yōu)化  6.1  機械模糊可靠性概述    6.1.1  引言    6.1.2  零件的模糊可靠性原理    6.1.3  機械模糊可靠性優(yōu)化設計  6.2  多目標模糊可靠性優(yōu)化的算例分析    6.2.1  設計變量    6.2.2  目標函數(shù)    6.2.3  約束條件    6.2.4  模糊約束的非模糊處理    6.2.5  基于NSGA-Ⅱ多目標模糊可靠性的優(yōu)化過程及結果分析    6.2.6  基于ANSYS可靠性設計的算例驗證及分析  6.3  機械系統(tǒng)技術狀態(tài)模糊評估模型    6.3.1  熱控百葉窗部件技術狀態(tài)評估    6.3.2  系統(tǒng)技術狀態(tài)分析    6.3.3  模糊技術狀態(tài)函數(shù)    6.3.4  技術狀態(tài)評價綜合模型第7章  模糊綜合評判實例  7.1  模糊綜合評判簡介    7.1.1  基本步驟    7.1.2  模糊綜合評判的方法    7.1.3  評判指標的處理  7.2  銑刀片模糊綜合評判系統(tǒng)實例    7.2.1  銑刀片模糊綜合評判模型的建立    7.2.2  模糊綜合評判模型的建立    7.2.3  銑刀片模糊綜合評判應用實例    7.2.4  基于visual C++的模糊綜合評判系統(tǒng)的構建第8章  模糊理論在其他領域中的應用  8.1  模糊理論在圖像處理中的應用    8.1.1  引言    8.1.2  神經網(wǎng)絡基本概念    8.1.3  圖像處理中的模糊理論    8.1.4  模糊系統(tǒng)與神經網(wǎng)絡的融合    8.1.5  模糊神經網(wǎng)絡濾波器的設計    8.1.6  神經網(wǎng)絡的學習    8.1.7  試驗及結果  8.2  模糊理論在纖維張力控制系統(tǒng)中的應用    8.2.1  引言    8.2.2 張力控制系統(tǒng)結構設計    8.2.3  張力控制系統(tǒng)模糊控制器的設計    8.2.4  模糊控制的結果參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1 結構模糊優(yōu)化設計研究現(xiàn)狀及分析　　1.1.1 國內外在該方向的研究現(xiàn)狀　　模糊數(shù)學誕生于1965年，美國加利福尼亞大學控制論專家Zadeh發(fā)表了著名論文“Fuzzy Sets”（模糊集合），提出模糊集合的思想，給出模糊現(xiàn)象的模型、模糊問題的定量表示方法及數(shù)學處理方法。他指出，刻畫一個模型集合時，不必指明哪些元素屬于它，哪些元素不屬于它，只需對給定范圍內的各元素確定一個0～1的實數(shù)，用它表明這個元素以多大程度屬于這個集合，這個數(shù)就稱作該元素對這個集合的隸屬度[1]。　　模糊理論是在模糊數(shù)學基礎上發(fā)展起來的一門新學科，經過近些年來的發(fā)展，已經形成為一門新的應用技術學科，到20世紀90年代，已經形成了具有完整體系和鮮明特點的模糊拓撲學、框架日趨成熟的模糊隨機數(shù)學、模糊分析學以及模糊邏輯理論，并滲透到各個學科領域，如人工智能、管理信息、機械設計、自動化控制等，應用相當廣泛。國外有學者預言21世紀將是模糊理論發(fā)展和應用的時代。發(fā)達國家非常重視模糊理論及其應用研究。美國在1988年就開始研討模糊邏輯和神經網(wǎng)絡相結合的問題，法國也相應成立神經模糊研究所，德國也把模糊理論作為一個重要的研究課題之一，日本在1989年成立了國際模糊工程研究所，并就模糊理論的研究開發(fā)制訂了長遠的規(guī)劃?！　∧：齼?yōu)化設計是近年來設計領域新發(fā)展起來的一個分支，是指在優(yōu)化設計中考慮種種模糊因素，在模糊數(shù)學基礎上發(fā)展起來的一種新的優(yōu)化理論和方法。機械產品的模糊優(yōu)化問題是一個融合了模糊數(shù)學、優(yōu)化技術、有限元分析和計算機技術的綜合性現(xiàn)代設計方法[2]?！　”姸鄧鴥韧鈱W者在機械模糊優(yōu)化設計方面，提出了最優(yōu)水平截集法、工程設計參數(shù)的多級模糊綜合評判法等多種模糊分析方法，使設計者能從量上比較準確地處理影響設計過程的多種模糊因素。……

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