机械工程学报

作者：崔凯越, 洪兆溪, 娄山河, 闫炜煜, 冯毅雄, 谭建荣

单位：1. 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室 杭州 310027;2. 浙江大学宁波科创中心 宁波 315100;3. 南洋理工大学机械与宇航工程学院 新加坡 637460 新加坡;4. 贵州大学省部共建公共大数据国家重点实验室 贵阳 550025

关键词：截割部故障率,稳健性容差设计,人机协作,最大似然估计,黎曼定积分,人群搜索算法；

基金：国家重点研发计划(2022YFB3402000)和国家自然科学基金(52130501，52105281)资助项目。

掘进机截割部的稳健运行是掘进工作能够按时保质完成的必要条件，对截割部故障率进行稳健性容差设计是满足系统稳健运行的同时降低制造成本的有效措施。针对截割部故障率稳健性容差设计过程中故障数据样本量大、缺少相关稳健性优化数学模型、目标函数高维求解困难等问题，提出人机协作的截割部故障率稳健性容差设计方法。该方法以计算机的强大算力为支撑，首先利用人的区间模糊推理知识和最大似然估计方法对大量故障数据进行参数拟合，近似估计零部件故障率。其次基于数学目标规划知识和n重黎曼定积分设计了稳健性度量函数，构建高维高次稳健性优化数学模型。然后使用人群搜索算法和算法参数分析知识进行求解，获得了故障率容差的相对最优解。最后设计基于积分的多维波动模拟策略，得到整个截割部系统故障率的波动曲线。对比试验结果表明，所提出的人机协作的截割部故障率稳健性容差设计方法可以有效获得零部件故障率的扩展区间，并使截割部系统的稳健性能保持在较高水平。在人认知能力和计算机计算智能的联合推动下，该稳健性容差设计方法可经过适应性调整，进一步应用于其他可微的复杂系统。

来源：2025年第3期

《机械工程学报》期刊编辑部

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