运动机构全局灵敏度分析方法技术

本公开提供的一种运动机构全局灵敏度分析方法，应用于含间隙运动机构，包括：根据预设输入变量与预设输出变量确定其实际运动关系式与理想运动关系式，并根据实际运动关系式与理想运动关系式确定运动误差函数，基于运动误差函数确定信封函数，基于信封函数并结合全局灵敏度计算公式，确定各灵敏度指标计算公式，以及基于各灵敏度指标计算公式对一含间隙运动机构进行全局灵敏度分析。该方法提出了基于信封函数法的全局灵敏度分析方法，一方面所得数据贴合度高，具有较高的精确度，另一方面该方法所需计算代价小，具有较高的计算效率，计算成本相对较低，从而使得该方法具有良好的实用性和理论指导作用。

Global sensitivity analysis method for motion mechanism

A global sensitivity analysis method for kinematic mechanism is provided in the public. It is applied to the kinematic mechanism containing gap, including the relationship between the actual motion relation and the ideal motion according to the presupposed input variable and the presupposed output variable, and the motion error function is determined based on the relation of actual motion and the ideal motion. The motion error function determines the envelope function. Based on the envelope function and the global sensitivity calculation formula, the calculation formula of each sensitivity index is determined, and the global sensitivity analysis is carried out on a clearance motion mechanism based on the formula of each sensitivity index. In this method, a global sensitivity analysis method based on envelope function method is proposed. On the one hand, the obtained data has a high degree of data consistency and high accuracy. On the other hand, the calculation cost is small, the calculation efficiency is higher and the cost is relatively low, which makes the method have good practicability and theoretical guidance. Effect\u3002

【技术实现步骤摘要】
运动机构全局灵敏度分析方法
本公开涉及系统稳健性分析与结构优化设计
，尤其涉及一种运动机构全局灵敏度分析方法。
技术介绍
在工程设计领域，全局灵敏度分析是用于研究机械系统输入参数对输出响应影响程度的重要理论工具。近些年来，各类全局灵敏度分析方法得到了迅速的发展。Sobol和Iman等假设变量的方差能够充分描述模型输出的不确定性指标，提出了基于方差的全局灵敏度分析方法。Borgonovo提出了矩独立全局灵敏度指标反映出基本变量的重要性差别。Cui研究了随机激励作用下基于方差、矩独立的全局灵敏度指标，并应用于牛头刨床轨迹灵敏度分析研究中。周长聪提出了基于动力学响应参数的全局灵敏度指标，研究了处于随机激励下的结构系统随机不确定性输入参数对结构动力响应的影响。孙中超研究了铰链间隙分布参数的变化对舱门连杆机构运动精度全局灵敏度的影响。张屹尚在复合随机振动系统中利用条件概率密度函数解析变换给出了衡量基本随机变量对动力可靠性影响的全局灵敏度指标。吕召燕利用基于方差的全局灵敏度指标有效降低了含有高维参数的航空齿轮振动优化问题的复杂度。以上各位国内外学者的研究促进了全局灵敏度分析理论在机械系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动机构全局灵敏度分析方法，应用于含间隙运动机构，其特征在于，包括：根据预设输入变量与预设输出变量确定其实际运动关系式与理想运动关系式，根据所述实际运动关系式与理想运动关系式确定运动误差函数；基于所述运动误差函数确定信封函数；基于所述信封函数并结合全局灵敏度计算公式，确定各灵敏度指标计算公式；基于所述各灵敏度指标计算公式对一含间隙运动机构进行全局灵敏度分析。

【技术特征摘要】
1.一种运动机构全局灵敏度分析方法，应用于含间隙运动机构，其特征在于，包括：根据预设输入变量与预设输出变量确定其实际运动关系式与理想运动关系式，根据所述实际运动关系式与理想运动关系式确定运动误差函数；基于所述运动误差函数确定信封函数；基于所述信封函数并结合全局灵敏度计算公式，确定各灵敏度指标计算公式；基于所述各灵敏度指标计算公式对一含间隙运动机构进行全局灵敏度分析。2.根据权利要求1所述的运动机构全局灵敏度分析方法，其特征在于，所述含间隙运动机构包括多个通过轴承与轴颈连接的连接杆，在所述轴承与轴颈之间存在间隙，所述输入变量包括：多个所述连接杆的杆长、多个所述间隙的尺寸以及时间因素。3.根据权利要求2所述的运动机构全局灵敏度分析方法，其特征在于，多个所述连接杆的杆长表示为随机变量L＝(L1,L2,...,Lm)，多个所述间隙的尺寸表示为随机变量C＝(C1,C2,...,Cq)＝((x1,y1),(x2,y2),...,(xq,yq))，其中，xi和yi分别表示横向间隙和纵向间隙，时间因素用θ表示，令X＝(L,C)＝(X1,X2,...,Xm,...,Xm+q)，其中X1＝L1,....,Xm＝Lm,Xm+1＝C1,...,Xm+q＝Cq，所述运动误差函数为：g(X,θ)＝Y(X,θ)-Y0(θ)；其中，g(X,θ)表示含间隙运动机构的运动误差函数，Y表示预设输出变量，Y(X,θ)表示含间隙运动机构的实际运动关系式，Y0(θ)表示理想运动关系式；所述运动误差函数基于泰勒公式进行简化表示为：g(X,θ)≈H(U,θ)＝b0(θ)+b(θ)·U；其中b0(θ)＝Y(μ(X),θ)-Y0(θ)，对应泰勒公式展开的常数项，μ(X)表示X均值；b(θ)＝[am×1,1q×1]·σ，对应泰勒公式展开的一阶导数项，其中，U～N(0,1)，表示U服从标准正态分布。4.根据权利要求3所述的运动机构全局灵敏度分析方法，其特征在于，所述基于所述运动误差函数确定信封函数包括：基于所述运动误差函数并结合可靠性计算公式、指示函数确定所述信封函数。5.根据权利要求4所述的运动机构全局灵敏度分析方法，其特征在于，对于任意时间因素θ属于任意两个时刻θs至θe之间，且运动误差g(X,θ)的绝对值不大于误差极限ε，所述可靠性计算公式为：R(θs,θe)＝Pr{maxg(X,θ)≤ε∩ming(X,θ)≥-ε}；其中，R(θs,θe)表示含间隙运动机构可靠性，Pr{...}表示某种事件发生的概率。6.根据权利要求5所述的运动机构全局灵敏度分析方法，其特征在于，所述指示函数表示为：所述可靠性计算公式基于所述指示函数进行简化表示为：R(θs,θe)＝Pr{maxk(θ)H(U,θ)≤ε}；所述基于所述运动误差函数并结合可靠性计算公式、指示函数确定所述信封函数，其中所述信封函数表示为：7.根据权利要求6所述的运动机构全局灵敏度分析方法，其特征在于，所述可靠性计算公式基于所述指示函数进行简化表示为R(θs,θe)＝Pr{maxk(θ)H(U,θ)≤ε}，将其通过积分变换表示为：其中，所述μH代表均值向量，所述∑H代表协方差矩阵，所述μH与∑H为通过求解所述信封函数获得最可能失效点θi，i＝1,2,...,m后确定。8.根据权利要求7所述的运动机构全局灵敏度分析方法，其特征在于，所述确定各灵敏度指标计算公式还包括：确定各灵敏度指标，并根据所述通过积分变换获得的可靠性计算公式确定各灵敏度指标计算公式；所述确定各灵敏度指标包括根据以下步骤确定各灵敏度指标：运动机构安全域表示为：S＝{X:|g(X,θ)|≤ε}；所述运动机构安全域S的指示函数表示为：将所述指示函数IS的方差分解后表示为：从所述方差公式中分离出主方差贡献Vi,二阶方差贡献Vij以及总方差贡献VTi，各表示为：Vi＝V(IS)-E[V(IS|Xi)]，Vij＝V[E(IS|Xi,Xj)]-Vi-Vj，

【专利技术属性】
技术研发人员：魏鹏飞，岳珠峰，刘付超，周长聪，张政，王文选，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61