[發明專利]機床運動機構可靠性靈敏度分析方法

有效

• 申請號: 201910368788.4
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110083956B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 唐成虎;侯偉;郝紅武;彭玉海;張斐;楊小川;張烽彪;肖帥
• 申請（專利權）人: 西安航空學院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06F17/15;G06N3/04;G06Q10/06;G06Q50/04;G06F119/14
• 代理公司: 重慶謝成律師事務所 50224
• 代理人: 謝殿武

本發明提供一種機床運動機構可靠性靈敏度分析方法，屬于可靠性分析與結構設計技術領域，通過BP神經網絡擬合得出機床運動機構輸入與輸出相應的函數模型，進而獲得機床運動機構可靠性靈敏度指標的分析方法，所述可靠性靈敏度指標包括一階指標、二階指標、總指標和高階指標。本發明通過建立機床運動機構的可靠性靈敏度指標的計算模型，從而甄別出隨機變量對機床運動機構輸出響應的可靠性的影響，獲得對機床運動中隨機變量的重要性排序，進而提高機床運動機構的可靠性和穩健性。

技術領域

本發明屬于機械結構設計與可靠性分析領域，尤其涉及機床運動機構可靠性靈敏度分析方法。

背景技術

機床被廣泛應用于航空制造領域，其機構部件在設計、制造和使用各階段中存在不確定性，由于這些不確定性通過傳遞導致機構輸出性能存在不確定性，繼而致使機構失效，給工程中帶來難以估計的損失和災難。可靠性靈敏度分析按其隨機變量對系統響應的影響形式分為局部靈敏度分析和全局靈敏度分析。其中局部靈敏度分析考慮了隨機變量分布參數的波動對系統失效概率的影響，通過在隨機變量分布參數處對失效概率求解偏導數得出靈敏度結果。全局靈敏度分析量化了系統的隨機變量對輸出響應的不確定性影響，該方法可以甄別出系統中隨機變量對輸出響應的貢獻情況，因此被廣泛應用于系統中隨機變量的重要性排序，并對工程應用提供理論指導。目前，研究人員對可靠性靈敏分析理論及應用進行了相關的研究，但對于機床運動機構的可靠性靈敏度分析并沒有開展研究工作。

有鑒于此，亟需一種將機床運動機構與可靠性靈敏度分析相結合的機床運動機構可靠性靈敏度計算方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供機床運動機構可靠性靈敏度分析方法，通過建立機床運動機構的可靠性靈敏度指標的計算模型，獲得目標隨機變量的可靠性靈敏度指標值，根據可靠性靈敏度指標值的大小，獲得目標隨機變量對機床運動機構的重要性排序，對重要性指標較高的隨機變量進行控制，從而提高機床運動機構的可靠性和穩健性。

本發明提供一種機床運動機構可靠性靈敏度一階指標分析方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：建立機床運動機構的可靠性靈敏度一階指標計算模型RS_i：

其中，RS_i表示機床可靠性靈敏度一階指標，R表示機床運動機構的可靠度，X_i表示隨機變量，I_S表示機床運動機構安全域S的指示函數，E(.)表示數學期望；

S2：將目標隨機變量代入所述機床運動機構可靠性靈敏度一階指標計算模型，獲得所述目標隨機變量的可靠性靈敏度一階指標值。

進一步，所述機床運動機構的可靠度R采用如下方法計算，

R＝P{I_s(X)＝1} (2)

其中，X＝(x₁、x₂…x_n)，X表示隨機變量，I_S(X)表示機床運動機構的功能函數的安全域S的指示函數，所述I_S(X)采用如下方法計算，當隨機變量屬于所述機床運動機構的功能函數的安全域時，I_S(X)的取值為1，當隨機變量不屬于所述機床運動機構的功能函數的安全域時，I_S(X)的取值為0，如下式所示：

其中，S表示機床運動機構的功能函數的安全域，所述S采用如下方法計算，

S＝{X:|g(x)|≤ε} (4)

其中，X＝(x₁、x₂…x_n),X表示隨機變量，ε表示誤差極限，g(x)表示機床運動機構的功能函數。