1、基于廣義區(qū)間的汽車產品質量特性穩(wěn)健設計方法與應用近年來在政策的鼓勵和市場的支持下,我國汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展,2014年的產銷量繼續(xù)世界排名第一。在產量大幅增長的同時,更應特別關注質量的改進與提升。眾所周知,設計階段是質量形成的源頭,而工程實際中廣泛存在的不確定性卻是質量問題產生的根本原因。在設計階段即考慮不確定因素,在不增加成本的前提下提高其穩(wěn)健性,是提高產品質量的有效措施。因此,面向不確定性的設計方法研究與應用對于提高汽車產品質量特性的穩(wěn)健性具有重要意義?；诟怕屎湍：碚摰牟淮_定性設計方法需要大量樣本信息來建立描述不確定因素的概率分布函數(shù)和模糊隸屬度函數(shù),而實際往往不能滿足這種數(shù)據要求。區(qū)間理

2、論雖然對數(shù)據量的要求不大,但它具有的計算不可逆性和語義描述的局限性,使其在應用中受到一定限制。作為一種新的不確定性量化方法,廣義區(qū)間利用上下界的序關系區(qū)分不同的語義描述,通過相應運算符使得具有計算可逆性在一定程度上彌補了經典區(qū)間的不足。但是針對質量特性穩(wěn)健設計的廣義區(qū)間型設計方法還沒有開展研究,尤其是在語義表述、設計建模及求解、可行性分析以及動態(tài)系統(tǒng)不確定型變量的估計等方面的研究與應用,還存在尚待解決的問題。穩(wěn)健設計是一種用來進行不確定性設計的常用方法,它在不消除不確定源的前提下,通過調整可控因素來減少由于不可控因素的變化導致的質量特性的改變。目前的穩(wěn)健設計通常定義為優(yōu)化模型的求解最優(yōu)解形式,

3、但是設計是一個信息不斷完善的過程,重復式的建立優(yōu)化模型并求最優(yōu)解無疑是不可取的。所以在進行優(yōu)化設計之前,應先探討滿足設計約束的可行解問題,尋找滿足約束的所有可行解為工程師提供穩(wěn)健性的輔助決策。本文對基于廣義區(qū)間的汽車產品質量特性的不確定性設計方法展開研究,在滿意約束問題的理論框架下探索方法的穩(wěn)健性。主要研究內容和創(chuàng)新點如下:(1)提出基于量詞滿意約束問題的設計可行域探索模型。該方法利用廣義區(qū)間來量化不確定因素,通過與邏輯量詞相結合來表達變量在區(qū)間范圍內“可控”或“不可控”的設計語義,從而將設計問題以廣義區(qū)間量詞滿意約束問題的形式進行建模。然后提出了三種基于語義分析的分支剪枝算法求得模型的設計可

4、行域。最后提出了基于區(qū)間分析法的混合分層蒙特卡洛驗證法用于解的驗證。本方法在量詞滿意約束問題的理論框架下建立了質量特性設計模型,在全稱和存在變量及其設計約束的作用下求得模型的穩(wěn)健可行解。(2)提出針對廣義區(qū)間型變量的全局靈敏度分析法。該方法以量詞滿意約束模型中的不確定性變量為研究對象,通過基于廣義Hartley熵的靈敏度指標來定量分析變量中的不明確性,使用非可行性指標來定性評估變量不確定性對質量特性的影響,并構建了不確定性變量的靈敏度域概念,在不進行窮計算條件下增加了靈敏度分析結果的穩(wěn)健性。本方法只需估計變量變化的上下界限,無需假設概率分布,可同時分析變量的數(shù)值不確定性和設計語義對質量特性的影響。(3)提出基于廣義區(qū)間概率理論的擴展Kalman濾波機制。考慮系統(tǒng)誤差和系統(tǒng)擾動共同存在時,該方法運用廣義區(qū)間概率對車輛動態(tài)系統(tǒng)中的隨機和認知不確定性進行量化,以對隨機廣義區(qū)間型數(shù)據的統(tǒng)特性定義為基礎,推導了動態(tài)系統(tǒng)變量的預測和更新過程。該方法將系統(tǒng)和隨機誤差區(qū)別開來,將經典Kalman濾波方法擴展至區(qū)間概率范圍,可用于通過觀測值估計隱狀態(tài)的一般設計問題。綜上所