关于结构模糊优化若干问题的讨论

本文分析了模糊优化的特点,讨论了模糊优化与多目标优化的关系以及模糊优化的最优判决问题,并阐述了影响结构模糊优化结果的几个因素。     

含模糊变量和区间变量的结构可靠性优化设计方法

提出了基于能度可靠性理论的含模糊变量和区间变量的结构优化设计方法.运用能度可靠性理论建立了含模糊变量和区间变量的结构混合可靠性模型,采用结构的最大失效可能度作为混合模型的可靠性度量,给出最大失效可能度的计算方法,并以混合可靠性模型的最大失效可能度为约束条件建立了混合结构优化设计模型.实例计算表明了本文方法的有效性.     

模糊-区间参数连续体结构的拓扑优化设计

研究位移可靠性约束下的模糊-区间参数连续体结构的拓扑优化问题.利用3σ准则和信息熵分别将区间变量和模糊变量近似转换为随机变量,构建了随机参数平面连续体结构的拓扑优化模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数.以满足位移可靠性为约束条件;利用代数综合法导出了位移响应的数字特征的计算表达式;通过单位虚载荷求得位移灵敏度然后采用双方向渐进结构优化方法求解.通过两个算例验证了文中模型的合理性和求解策略的有效性.     

基于遗传算法优化的磁流变减震结构模糊控制研究

基于模糊控制的磁流变减震器能够实现对框架结构的减震,但模糊控制器的设计容易受人主观经验的影响而导致控制效果不够理想。为此,本文提出一种遗传算法双优化模糊控制器设计方法,即运用遗传算法同时优化模糊控制器的模糊规则和隶属函数以改善控制效果。为了验证该方法的有效性,对每层均装有一个磁流变减震器的一个三层框架结构进行了仿真分析。分析结果表明:与未控结构、模糊控制器未优化的结构、模糊控制器只优化模糊规则的结构的位移和加速度反应比较,采用遗传算法双优化模糊控制器选择磁流变减震器控制电流的结构的振动控制效果较好。     

抗震结构的模糊可靠性分析

本文提出了考虑地震荷载和结构抗力的模糊性的情况下,结构可靠性的分析方法。为此,定义了模糊地震烈度、模糊反应谱、结构的模糊反应、模糊随机约束的满足度等概念及其计算方法。此外,还指出了基于结构模糊可靠性的结构优化设计的途径。     

天线结构多目标模糊优化设计

本文在结构模糊优化设计理论的最新成果——普遍型模糊优化的基础上研究解决了包括重量、精度、动力基频和安全度等目标在内的天线结构多目标模糊优化设计问题,使得天线结构优化更令面、更合理、更实际。这是在计算机上对多变量、多工况、多约束、多目标大型结构进行模糊优化设计的成功应用的实践。     

基于广义可靠性的随机模糊杆系结构优化设计

研究了随机参数杆系结构的广义可靠性优化设计问题。导出了随机荷载作用下以模糊许用值为条件的结构广义可靠度计算公式;建立了以杆截面为设计变量、结构重量均值为目标函数、结构模糊位移和单元模糊强度广义可靠度为约束条件的优化数学模型;通过引入罚函数,将原广义可靠性约束优化问题转化为无约束优化问题,利用遗传算法求解。设计结果表明:文中提出的模型和计算公式是可行有效的。     

结构能度可靠性方法研究

结构系统可靠性研究分随机模型、模糊模型和非概率模型.本文分析了传统随机模型的局限性,利用蒙特卡诺的基本思想.提出了一种新的基于区间分析的模糊可靠性度量体系及分析方法.从物理、几何等方面解释了文中理论的合理性.该方法确定的失效可能度综合了更多的结构有用信息,能够反映结构的实际可靠状态.最后还提出了基于本文可靠性度量方法的结构优化设计模型,通过实例介绍了该方法的具体应用.     

一种含混合变量结构的可靠性优化设计方法

提出了一种含模糊变量和区间变量的混合模型结构可靠性优化设计方法.基于模糊可靠性理论建立了含混合变量结构的可靠性模型,给出了混合模型可靠度计算方法.进而,以混合模型可靠度为约束务件建立了可靠性优化设计模型,并针对该模型为两级优化嵌套问题,采用序列线性规划法进行了求解.实例计算表明文中方法是有效可行的.     

改进的遗传算法在连续体结构多目标拓扑优化中的应用

连续体结掏多目标拓扑优化是结构优化领域中的一个较难的研究课题.本文提出了一种改进的SPEA2多目标优化算法.该算法中采用数学形态学中的四方向链码的编码方式进行结构拓扑表达,使产生的拓扑结构清晰且无异议,完全消除了模糊的拓扑边界和棋盘格现象.提出了"质量向量"的概念,用以量化两个结构拓扑之间的相似性,从而使得不同结构拓扑之间的相似性比较成为可能.同时还将机器学习中的范例学习的思想融入到新算法中,利用前面的有限元分析结果对后来的结构分析进行指导,剔除了很多不必要的重复的计算,从而使算法的总计算量大幅度地减少.将新算法应用于悬臂和简支两类深梁的多目标拓扑优化,获得了高质量的Pareto最优解,且具有很好的分布.     

FUZZY RELIABILITY-BASED OPTIMUM DESIGN OF LAMINATED COMPOSITES

In conventional reliability-based optimum design of structures, the reliability is computed based on the probability assumption, and the design objective and constraint are considered as deterministic ones. In many cases, however, there exist some fuzzy factors in the design objective and constraint functions. In this paper, the fuzzy reliability and fuzzy constraint are introduced to establish the fuzzy reliability-based optimum model for laminated composites. The examples show that the method developed in this paper can give consideration to both the reliability demand and the economic aspect of a structure. Since the fuzzy reliability-based optimum design is a 'soft' design, the present results provide a new methodology for the effective evaluation of structural reliability and bring us an alternative optimum design idea.     

Theory and solution of general fuzzy optimization for structures

In order to consider the overall fuzzy factors and fuzzy information in optimum design of engineering structures, the theory and solution of general fuzzy programming with wide generality are proposed in this paper. On the basis of this programming, an example of structural optimum design with multi-objective is given.     

论不确定性结构力学的发展

结构力学是直接为工程结构设计服务的,而工程设计中包含大量不确定性因素和信息,包括随机性、模糊性和未确知性信息．由于引用统计数学方法处理随机性问题,在结构力学中产生了可靠性理论和随机振动理论．随着模糊性和未确知性问题的提出和研究,近年来在结构力学中又逐渐形成了一些新的分支,包括结构的不确定性优化设计,广义(模糊随机)可靠性理论,模糊随机振动理论和模糊地震工程学等．本文简要地介绍这四个新的分支的发展情况,主要介绍作者及其学生们的工作,并着重介绍基本概念．     

论不确定性结构力学的发展

结构力学是直接为工程结构设计服务的,而工程设计中包含大量不确定性因素和信息,包括随机性、模糊性和未确知性信息.由于引用统计数学方法处理随机性问题,在结构力学中产生了可靠性理论和随机振动理论.随着模糊性和未确知性问题的提出和研究,近年来在结构力学中又逐渐形成了一些新的分支,包括结构的不确定性优化设计,广义(模糊随机)可靠性理论,模糊随机振动理论和模糊地震工程学等.本文简要地介绍这四个新的分支的发展情况,主要介绍作者及其学生们的工作,并着重介绍基本概念.      

Adaptive interval type-2 fuzzy sliding mode control for unknown chaotic system

In this paper, a novel adaptive interval type-2 fuzzy sliding mode control (AIT2FSMC) methodology is proposed based on the integration of sliding mode control and adaptive interval type-2 fuzzy control for chaotic system. The AIT2FSMC system is comprised of a fuzzy control design and a hitting control design. In the fuzzy control design, an interval type-2 fuzzy controller is designed to mimic a feedback linearization (FL) control law. In the hitting control design, a hitting controller is designed to compensate the approximation error between the FL control law and the interval type-2 fuzzy controller. The parameters of the interval type-2 fuzzy controller, as well as the uncertainty bound of the approximation error, are tuned adaptively. The adaptive laws are derived in the sense of Lyapunov stability theorem, thus the stability of the system can be guaranteed. The proposed control system compared to adaptive fuzzy sliding mode control (AFSMC). Simulation results show that the proposed control systems can achieve favorable performance and robust with respect to system uncertainties and external disturbances.     

A criterion of robustness intelligent nonlinear control for multiple time-delay systems based on fuzzy Lyapunov methods

A control system with state feedback controllers, in which the fuzzy Lyapunov approach is developed for the stability criterion, is studied. The proposed intelligent design provides a systematic and effective framework for the control systems. The global nonlinear controller is constructed based on T–S (Takagi–Sugeno) fuzzy controller design techniques, blending all such local state feedback controllers. Based on this design, the stability conditions of a multiple time-delay system are derived in terms of the fuzzy Lyapunov theory. The effectiveness and the feasibility of the proposed controller design method are demonstrated through numerical simulations.     

Fuzzy reliability analysis of aseismic structures

The structural reliability analysis taking account of the fuzziness in both earthquake loads and structural resistances is put forward in this paper. For this purpose, the concepts such as fuzzy earthquake intensity, fuzzy response spectrum, fuzzy structural response and satisfaction degree to fuzzy-random constraint are defined. This procedure may be taken as a basis for establishing a more rational optimum design of structures.     

模糊环境下多目标结构动力优化设计

考虑结构设计变量和多阶固有频率优化目标都具有模糊性，以适当方式形成了它们各自的隶属函数。顾及多阶固有频率目标和设计变量约束的最优性隶属程度，构造了多阶固有频率优化的模糊判决函数。形成了模糊环境下结构多阶固有频率动力优化设计方法。以空间杵架算例验证该方法的合理性和有效性。     

构件适用功能要求的模糊性及可靠度分析方法

设计标准中对构件适用功能的要求常具有一定的模糊性,结构可靠度分析中应考虑这种不确定性的影响。目前虽然利用模糊集合及其隶属函数,建立了功能要求模糊时构件可靠度的分析方法,但它们在作用概率组合、功能函数表达、模糊概率计算等方面仍存在一定的不足。为此,首先在作用概率组合中引入更为合理的随机过程组合方法,并采用便于反映设计中各种情况的量纲为一形式的功能函数;其次,重点针对适用功能要求的模糊性,通过引入模糊边界,提出概念更为明晰的模糊概率简化计算方法,最终形成完整的功能要求模糊时构件可靠度分析的基本方法。该方法具有更为合理的理论基础和更好的精度,且便于应用。     

Multiobjective fuzzy optimum design of antenna structures

On the basis of the recently proposed general fuzzy optimization [1–2], this paper investigates the multiobjective fuzzy optimum design of antenna structures, in which the weight objective, precision objective, lowest frequency objective and safety degree objective are included. This is a successful application of fuzzy optimization to large engineering structures.