[发明专利]运动机构全局灵敏度分析方法

说明书

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。

技术领域

本公开涉及系统稳健性分析与结构优化设计技术领域，尤其涉及一种运动机构全局灵敏度分析方法。

背景技术

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输入-输出关系研究中的应用。

以汽车转向机构为例，汽车转向机构是用以控制各类轮式或履带式车辆的行驶方向的机构，汽车在行驶过程中，转向机构通过多次动作控制车辆的行进方向，该过程使得转向机构组成部件承受反复载荷作用，造成以磨损或疲劳为代表的性能退化，进而影响转向机构的正常运行，最终导致转向机构失效甚至引发一系列重大交通事故。

汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此，基于工业管理部门提出的车辆安全条例，旨在提高车辆机构的系统稳健性和安全性，将全局灵敏度分析理论应用于复杂工程的应用研究，尤其对于车辆运动机构的全局灵敏度分析，有必要研究一种运动机构全局灵敏度分析方法。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种运动机构全局灵敏度分析方法，进而可以有效分析运动机构全局灵敏度，从而为系统稳健性分析及结构优化设计提供基础。

根据本公开的一个方面，提供了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，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。

在本公开的一种示例性实施例中，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。