[发明专利]机床运动机构可靠性灵敏度分析方法

说明书

本发明提供一种机床运动机构可靠性灵敏度分析方法，属于可靠性分析与结构设计技术领域，通过BP神经网络拟合得出机床运动机构输入与输出相应的函数模型，进而获得机床运动机构可靠性灵敏度指标的分析方法，所述可靠性灵敏度指标包括一阶指标、二阶指标、总指标和高阶指标。本发明通过建立机床运动机构的可靠性灵敏度指标的计算模型，从而甄别出随机变量对机床运动机构输出响应的可靠性的影响，获得对机床运动中随机变量的重要性排序，进而提高机床运动机构的可靠性和稳健性。

技术领域

本发明属于机械结构设计与可靠性分析领域，尤其涉及机床运动机构可靠性灵敏度分析方法。

背景技术

机床被广泛应用于航空制造领域，其机构部件在设计、制造和使用各阶段中存在不确定性，由于这些不确定性通过传递导致机构输出性能存在不确定性，继而致使机构失效，给工程中带来难以估计的损失和灾难。可靠性灵敏度分析按其随机变量对系统响应的影响形式分为局部灵敏度分析和全局灵敏度分析。其中局部灵敏度分析考虑了随机变量分布参数的波动对系统失效概率的影响，通过在随机变量分布参数处对失效概率求解偏导数得出灵敏度结果。全局灵敏度分析量化了系统的随机变量对输出响应的不确定性影响，该方法可以甄别出系统中随机变量对输出响应的贡献情况，因此被广泛应用于系统中随机变量的重要性排序，并对工程应用提供理论指导。目前，研究人员对可靠性灵敏分析理论及应用进行了相关的研究，但对于机床运动机构的可靠性灵敏度分析并没有开展研究工作。

有鉴于此，亟需一种将机床运动机构与可靠性灵敏度分析相结合的机床运动机构可靠性灵敏度计算方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供机床运动机构可靠性灵敏度分析方法，通过建立机床运动机构的可靠性灵敏度指标的计算模型，获得目标随机变量的可靠性灵敏度指标值，根据可靠性灵敏度指标值的大小，获得目标随机变量对机床运动机构的重要性排序，对重要性指标较高的随机变量进行控制，从而提高机床运动机构的可靠性和稳健性。

本发明提供一种机床运动机构可靠性灵敏度一阶指标分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：建立机床运动机构的可靠性灵敏度一阶指标计算模型RS_i：

其中，RS_i表示机床可靠性灵敏度一阶指标，R表示机床运动机构的可靠度，X_i表示随机变量，I_S表示机床运动机构安全域S的指示函数，E(.)表示数学期望；

S2：将目标随机变量代入所述机床运动机构可靠性灵敏度一阶指标计算模型，获得所述目标随机变量的可靠性灵敏度一阶指标值。

进一步，所述机床运动机构的可靠度R采用如下方法计算，

R＝P{I_s(X)＝1} (2)

其中，X＝(x₁、x₂…x_n)，X表示随机变量，I_S(X)表示机床运动机构的功能函数的安全域S的指示函数，所述I_S(X)采用如下方法计算，当随机变量属于所述机床运动机构的功能函数的安全域时，I_S(X)的取值为1，当随机变量不属于所述机床运动机构的功能函数的安全域时，I_S(X)的取值为0，如下式所示：

其中，S表示机床运动机构的功能函数的安全域，所述S采用如下方法计算，

S＝{X:|g(x)|≤ε} (4)

其中，X＝(x₁、x₂…x_n),X表示随机变量，ε表示误差极限，g(x)表示机床运动机构的功能函数。