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第1章 绪论1

1.1 结构模糊优化设计研究现状及分析1

1.1.1 国内外在该方向的研究现状1

1.1.2 对现行国内外研究的总结3

1.2 结构设计中的模糊信息4

1.3 本书主要内容5

第2章 模糊优化理论的基本知识7

2.1 模糊集合7

2.1.1 模糊集合的定义7

2.1.2 模糊集合的表示法8

2.1.3 模糊集合的基本运算9

2.2 截集10

2.2.1 截集的定义10

2.2.2 截集的性质12

2.3 聚集函数12

2.3.1 工程设计的聚集函数公理［50］12

2.3.2 工程设计的聚集函数14

2.4 隶属函数的形式及选择16

2.4.1 常用隶属函数形式［51］16

2.4.2 模糊允许区间上下界的确定23

2.4.3 隶属函数选取对模糊优化解的影响［52］23

2.5 分解定理25

2.6 模糊扩展原理27

2.7 凸模糊集合和模糊数28

2.7.1 凸模糊集合28

2.7.2 模糊数29

第3章 结构模糊优化方法及算法改进31

3.1 模糊优化的数学模型31

3.1.1 机械模糊优化设计的一般步骤31

3.1.2 建立数学模型的基本原则31

3.1.3 模糊优化基本概念33

3.1.4 模糊优化变量的隶属函数选取34

3.2 模糊优化的分类37

3.2.1 对称模糊优化和非对称模糊优化37

3.2.2 模糊遗传算法38

3.2.3 其他方法39

3.3 单目标模糊优化设计39

3.3.1 迭代法39

3.3.2 最优水平截集法43

3.3.3 权重最大最小法48

3.4 多目标模糊优化设计50

3.4.1 对称多目标模糊优化的求解50

3.4.2 普通多目标模糊优化问题的求解51

3.4.3 多目标模糊优化的向量水平截集法53

3.4.4 多目标模糊优化的权重最大最小法53

3.4.5 多目标模糊优化的分层序列法55

3.5 数值例子及工程应用56

3.5.1 单目标模糊优化56

3.5.2 多目标模糊优化58

3.5.3 模糊优化设计的工程应用62

3.6 MATLAB优化工具箱及在模糊优化中的应用68

3.6.1 MATLAB优化工具箱简介［58］68

3.6.2 闭式标准斜齿圆柱齿轮模糊优化算例78

3.6.3 普通圆柱蜗杆传动多目标模糊优化算例84

第4章 基于NSGA-Ⅱ的多目标结构模糊优化90

4.1 遗传算法的特点90

4.2 遗传算法的实现方式［60,61］91

4.2.1 编码方式91

4.2.2 选择算子92

4.2.3 交叉与变异算子93

4.3 遗传算法的基本流程93

4.4 多目标遗传算法94

4.4.1 随机权重方法（random-weight approach）95

4.4.2 SPEA96

4.4.3 非支配排序遗传算法NSGA96

4.4.4 带精英策略的非支配排序的遗传算法NSGA-Ⅱ98

4.5 基于改进的NSGA-Ⅱ多目标遗传算法模糊优化101

4.5.1 模糊约束函数清晰化101

4.5.2 交叉算子的设计102

4.5.3 改进的NSGA-Ⅱ模糊计算过程102

4.6 改进的NSGA-Ⅱ算例分析103

4.7 改进的NSGA-Ⅱ在模糊机械结构优化中的应用108

第5章 复杂机械结构模糊有限元优化及软件开发112

5.1 模糊有限元法基本理论112

5.1.1 引言112

5.1.2 有限元分析的基本原理112

5.1.3 模糊有限元平衡方程115

5.1.4 模糊有限元分析方法［52］115

5.2 ANSYS有限元分析软件简介119

5.2.1 ANSYS简介119

5.2.2 APDL语言［69］123

5.2.3 ANSYS优化设计的基本过程124

5.2.4 ANSYS优化原理127

5.2.5 ANSYS优化典型例题128

5.3 安全阀阀体模糊有限元优化及集成软件开发135

5.3.1 基于ANSYS的模糊有限元建模135

5.3.2 VC.NET与阀体结构分析APDL程序实现139

5.3.3 VC.NET与ANSYS实时生成图片与动画技术143

5.3.4 软件功能144

5.3.5 模糊优化结果及分析147

5.4 五自由度对接试验台关键部件结构模糊有限元优化设计149

5.4.1 五自由度对接试验台简介149

5.4.2 基于模糊约束的关键部件建模151

5.4.3 关键部件优化结果及分析152

5.4.4 结果分析155

5.5 三轴仿真转台框架结构的模糊有限元优化156

5.5.1 框架有限元模型的建立156

5.5.2 模糊优化数学模型的建立156

5.5.3 算例158

5.6 机械产品设计、仿真、优化集成应用实例160

5.6.1 引言160

5.6.2 弯管模CAD模块开发162

5.6.3 弯管模CAE模块开发166

5.6.4 弯管模OPT模块的开发172

5.6.5 弯管模CAPP模块开发174

5.6.6 集成环境下的编程技术178

第6章 机械多目标模糊可靠性优化185

6.1 机械模糊可靠性概述［75］185

6.1.1 引言185

6.1.2 零件的模糊可靠性原理186

6.1.3 机械模糊可靠性优化设计188

6.2 多目标模糊可靠性优化的算例分析189

6.2.1 设计变量190

6.2.2 目标函数190

6.2.3 约束条件190

6.2.4 模糊约束的非模糊处理192

6.2.5 基于NSGA-Ⅱ多目标模糊可靠性的优化过程及结果分析192

6.2.6 基于ANSYS可靠性设计的算例验证及分析193

6.3 机械系统技术状态模糊评估模型197

6.3.1 热控百叶窗部件技术状态评估197

6.3.2 系统技术状态分析197

6.3.3 模糊技术状态函数199

6.3.4 技术状态评价综合模型200

第7章 模糊综合评判实例201

7.1 模糊综合评判简介201

7.1.1 基本步骤201

7.1.2 模糊综合评判的方法202

7.1.3 评判指标的处理203

7.2 铣刀片模糊综合评判系统实例203

7.2.1 铣刀片模糊综合评判模型的建立204

7.2.2 模糊综合评判模型的建立205

7.2.3 铣刀片模糊综合评判应用实例207

7.2.4 基于Visual C＋＋的模糊综合评判系统的构建210

第8章 模糊理论在其他领域中的应用215

8.1 模糊理论在图像处理中的应用215

8.1.1 引言215

8.1.2 神经网络基本概念215

8.1.3 图像处理中的模糊理论216

8.1.4 模糊系统与神经网络的融合217

8.1.5 模糊神经网络滤波器的设计219

8.1.6 神经网络的学习222

8.1.7 试验及结果222

8.2 模糊理论在纤维张力控制系统中的应用224

8.2.1 引言224

8.2.2 张力控制系统结构设计224

8.2.3 张力控制系统模糊控制器的设计225

8.2.4 模糊控制的结果231

参考文献234