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枕树2008年第8期总第35卷 设计与研究 ・1・ 基于Mat l ab遗传算法工具箱的 圆柱螺旋弹簧模糊可靠性优化设计 宋茂福,赵勇 (北京交通大学机械与电子控制工程学院.

北京100044) 奠要:模糊可靠性计算问题最后也要转化为常规可靠性优化来进行计算,但目前所用的手段多基于传统的最优化理论中 优化算法:如复合型法、惩罚函数法等,这些方法存在局部极值和对目标函数的可微性有严格要求的苛刻条件,并且优 化结果与初铂值有较大的相关性等难以克服的缺点.在Matlab环境下,应用GA工具箱,对圆柱螺旋弹簧进行优化设 计,旨在克服常规算珐的缺点,得到全局最优解.研究应用结果表明在Maltab环境下,遗传算法工具箱使用简单方便, 可直接应用库函数文件,且能根据不同的优化指标、计算精度寻找出最佳结果,充分体现了遗传算法的全局搜索性能. 该优化方法具有计算可靠,快捷高效和图形结果可视化等特点,并具有广阔的应用前景. 关键词:MATLAB 7.0;

遗传算法(GA);

优化设计;

模糊可靠性 中图分类号:THl22 文献标识码:A 文章编号:1006―0316(2008)08―0001―05 Fuzzy reliability optimal design of'

cylindrical spring based on Matlab GA toolbox SONG Mao―fu,ZHAO Yong (School of Mechanical,Electronic and Control Engineering.Beijing Jiaotong University,Beijing 100044) Abstract:111e problem offuzzy reliability should be calculated in the form ofconventional reliability optimization.At present, the algorithms of complex and penalty function are applied as the computing method.These algorithms have some rigorous terms,such as the function must be differentiable,and the result has much relation with the initial value.The research is carried out using the GA toolbox in Matlab.The genetic algorithm is applied for overcoming the shortcomings of conventional algorithms.It makes the mechanical fuzzy reliability optimal design of cylindrical spring as a study example.The study shows that GA Toolbox in Matlab is convenient to be used and the optimal results can be got according to different optimization indexes and different calculation precisions,thus the global search function of GA is exhibited sufficiently.The optimization method has the characteristics such as reliable calculation,hi【gh efficiency and visualized graphic results ete.,and has a broad application prospect as well. Key words:MATLAB 7.O;

Genetic Algorithm(GA);

optimal design;

fi玩y reliability 常规的机械优化设计一般以常规机械设计法的 安全系数或许用应力为基础,在设计时将应力、强 度等变量视为确定性变量,并且安全系数主要是根 据设计人员的使用经验确定,缺乏定量的数学基础, 具有明显的不确定性.而机械可靠性优化设计将现 代设计方法中的优化技术与可靠性理论相结合,既 能定量地回答产品在运行中的可靠性,又能使产品 的功能参数获得优化解,在产品的功能安全性、重量、体积及成本等方面显示出明显的技术经济效益. 机械工程中的可靠性问题,有时要求兼顾如尺 寸、重量、可靠度、费用、功能等几个目标的设计 特性,往往需要在原材料、工艺、公差或选择不同 尺寸及时间等条件来协调设计参数,若在目标参数、 约束变量、设计变量带有模糊性或者在安全状态到 收稿日期:2008一01―28 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50335040) 作者简介:宋茂福(1979一),山东人,硕士,主要研究方向为先进设计理论及方法;