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橡胶机械优化设计建立数学模型的设计变量和约束条件的确定
来源: | 作者:刘俊发 | 发布时间: 今天 | 5 次浏览 | 分享到:
橡胶机械优化设计建立数学模型的设计变量需要确定参数,约束条件可取约束函数。

      (1)设计变量

      建立数学模型的第一步是要确定哪些参数为设计变量,哪些参数取为常量。从理论上说,任何一种参数都可按设计变量处理,但这样一来,数学模型变得相

当复杂。这在实际上不一定合理,甚至是不可能的。因此,应尽量加以甄别,减小模型的维数。例如,对于材料的物理和力学性能,常常需要用试验方法来确定,

所以用赋值的方法按常量处理较为合理。而在设计中常遇到的一些因变量,如应力、应变、度、压力、温度、功率等,它们都具有一定的函数关系式,若这种参

数在数学上易于消去,则一般不把其定为设计变量。反之,则也可取为设计变量,列出相应状态方程(等式约束函数),并将设计变量分为决策变量和状态变量。

       (2)约束条件

       在优化设计中,对于一个性能指标,既可取为目标函数,亦可定为设计约束,即两者是可以相互置换的。在确定设计约束时,一般可以比常规设计考虑更多

方面的要求,如工艺、装配、费用、性能要求等。只要某种限制能够用设计变量表示为约束函数(包括经验表达式、近似表达式),都可以确定为约束条件。

       当一个约束条件不仅依赖于设计变量,而且还与另外一种参数有关时,则称为参数约束。例如,对于桥式起重机桥架的优化设计,由于小车是沿桥架移动的,

所以桥架内的工作应力是载荷位置X的函数,其不等式约束条件为:  g(X)=o(X)-[o]≤0

       此外,在注射过程中,模腔压力是时间的函数,若对压力历程加以限制,则所建立的约束是时间参数的约束。类似地,在开炼机塑炼过程中,在一定条件下,

横压力也是时间的函数。在优化设计中,对于参数约束条件,必须保证它在参数的变化范围内均能满足。

       在数学模型中,当有的设计变量仅在约束条件中出现,而在目标函数中不包含它时,应仔细检查计算公式,弄清该设计变量的允许取值范围,以便建立一个

补充约束条件。若要求该变量的最优值,则可在优化设计结束时转入第二次优化设计,即将其原目标函数用其最优值建立一个约束条件,而将与该参数有关的约

束函数建立目标函数,然后求极小化。采用这种方法,要求在程序设计时,目标函数和约束函数容易隔离和置换。