基于六西格玛稳健设计的MDO方法研究

拓展和深化多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization，简称MDO)的基础理论和研究方法，进行基于六西格玛稳健性设计的多学科设计优化理论的研究与仿真实现。从本构关系角度探寻"多学科设计优化" 问题的稳健性实质，提高优化设计结果在工程实际中的应用能力。在系统存在模型参数摄动和随机环境干扰等各种不确定性综合作用下，利用六西格玛方法对MDO过程中的随机变量、约束和响应进行设计，进而进行MDO方法的可靠性和稳健性设计，最终形成一套系统完整、实用成熟的理论、方法、工具与规范，为MDO在工程实际应用提供新的研究思路和关键技术。

围绕多学科设计优化方法和稳健性问题，对多领域模型的建立、降阶、优化和仿真进行了实验研究和理论分析。对多领域系统数学模型的建立方法进行了改进，通过系统模型新规则分解降低了模型的多学科耦合关系，从而降低了系统设计的复杂性。多领域数学模型的阶数通常较高，不利于系统仿真分析及工程应用，本项目提出了改进的最优积分平方差（Integral Square Error，简称ISE）模型降阶方法，通过对最优ISE模型的表达方法进行改进和规范，提高了最优 ISE 模型降阶方法的准确性和可靠性，丰富了模型降阶方法的理论。建立了一种基于六西格玛方法的稳健设计的改进模型，对实际工程中的各种影响因素进行综合评判，从而优化得到最佳多因素组合方案，同时，流程界定也明确了设计的关键路径及设计开发的风险因素，为系统优化设计提供指导。为了对理论方法进行验证分析，本项目建立了汽车线控转向实验装置和基于模型的半实物仿真系统，实验结果表明，本项目所研究的六西格玛稳健性设计方法具有较好的工程价值。