多元稳健设计理论及其在点焊工艺中的应用研究

论文摘要

20世纪70年代,G. Taguchi将试验设计与信噪比相结合提出了著名的田口方法,为稳健性设计理论的形成奠定了基石。伴随着产品复杂程度的不断提高和顾客对产品多个质量特性同时具有较强的抗噪能力这一需求的日渐关注,旨在将传统田口稳健设计方法中的质量特性推广到多元情形的多元稳健设计理论已经成为稳健设计研究领域的一大热点。本文在第一章总结前人工作的基础上,在第二章首先对多元稳健设计的基本定义、原理、主要特征以及分类等基础知识进行了系统归纳,指出了多元稳健设计理论在研究及应用过程中存在的主要难点和问题。其次,详细分析了现有九种多元稳健设计方法的特点以及各自的优劣,并比较分析了多元稳健设计理论与多属性决策之间的关系,提出了两种新的多元稳健设计思路,即基于响应曲面法(RSM)和最优逼近度排序技术(TOPSIS)的多元稳健设计方法和基于遗传算法的多元稳健设计方法。在第三章着重阐述了将响应面法与基于集成赋权法的TOPSIS决策方法相结合应用于多元稳健设计过程的具体步骤。在第四章简要介绍了遗传算法,结合多元稳健设计的特点,重点分析了国际上较为流行的NSGAⅡ算法中的非劣排序算子以及个体拥挤度算子在多元稳健设计问题中的具体实现方法。第五章开展了实证研究,将两种设计思路分别应用于电阻点焊工艺参数的优化过程。设计并实施试验方案,分析得出了抗剪强度及熔核直径信噪比关于设计因素的二阶响应曲面模型,分别将上述两种多元稳健设计思路与所得响应曲面模型相结合,最终得出了满意稳健设计解。多元稳健设计方法是一项相对较新的产品及方案设计技术,随着各国对产品质量问题的日渐关注和相关学科的不断发展,多元稳健设计方法在工程实践中的重要意义将进一步凸显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 多元稳健设计理论的发展
• 1.3 本文内容安排
• 1.4 本章小结
• 第2章 多元稳健设计的理论分析
• 2.1 多元稳健设计理论概述
• 2.1.1 定义及原理
• 2.1.2 特征及其分类
• 2.1.3 多元稳健设计的一般流程
• 2.2 多元稳健设计方法的比较研究
• 2.2.1 集成型多元稳健设计方法
• 2.2.2 非集成型多元稳健设计方法
• 2.2.3 两类方法比较研究
• 2.3 多元稳健设计与多属性决策的关系分析
• 2.3.1 多属性决策概述
• 2.3.2 多元稳健设计与多属性决策的联系
• 2.3.3 多元稳健设计与多属性决策的区别
• 2.3.4 多元稳健设计的两种新思路
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于RSM和TOPSIS的多元稳健设计方法
• 3.1 响应面法
• 3.1.1 试验设计
• 3.1.2 建模
• 3.1.3 模型分析
• 3.1.4 模型最优化
• 3.2 灰色情形多属性决策法
• 3.2.1 最优解逼近度法（TOPSIS）
• 3.2.2 集成赋权法
• 3.3 基于响应面法和TOPSIS的多元稳健设计方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于遗传算法的多元稳健设计方法
• 4.1 多元遗传算法概述
• 4.1.1 遗传算法原理及数学模型
• 4.1.2 遗传算法主要优点
• 4.1.3 多元遗传算法
• 4.2 基于遗传算法的多元稳健设计方法
• 4.2.1 方案设计
• 4.2.2 算法设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 应用研究
• 5.1 电阻点焊概述
• 5.2 基于RSM及TOPSIS的多元稳健设计法在点焊工艺中的应用研究
• 5.2.1 试验设计及实施
• 5.2.2 一阶模型拟合
• 5.2.3 最速上升试验
• 5.2.4 二阶响应曲面模型
• 5.2.5 TOPSIS与RSM的结合应用
• 5.3 基于遗传算法的多元稳健设计方法在电阻点焊中的应用研究
• 5.3.1 染色体编码
• 5.3.2 适应值计算
• 5.3.3 遗传算子要素赋值
• 5.3.4 算法主流程及结果分析
• 5.4 两种思路的比较研究
• 5.4.1 优势比较
• 5.4.2 劣势分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 回顾与展望
• 6.1 全文回顾
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录1 攻读硕士期间发表的论文
• 附录2 随机样本数据