基于响应面法的微操作平台多目标优化.docx

第23卷第4期2015年4月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.23No.4Apr.2015

文章编号1004-924X(2015)04-1096-09

基于响应面法的微操作平台多目标优化

胡俊峰*,徐贵阳，郝亚洲

(江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000)

摘要：为了提高微操作平台的操作空间和动态性能，基于响应面法对一种新型微操作平台进行了多目标优化设计。采用中心组合设计方法选取仿真试验点，根据试验点建立平台的参数化几何模型，应用软件ANSYS对平台进行静力学和模态分析得到其固有频率、位移放大倍数和最大应力的响应值。根据所得的仿真试验数据，采用最小二乘法和显著性检验建立反映平台性能指标的二阶多项式响应面模型。最后，计算了反映响应面拟合度的评价指标，验证了所建响应面模型的精确性。以微操作平台的放大倍数和固有频率为优化目标，强度为约束，建立了平台的多目标优化模型，采用多目标遗传算法对平台进行优化得到Pareto解集。从Pareto解集可知，固有频率与放大倍数之间是相互冲突的，故需权衡固有频率和放大倍数从Pareto解集选取最优解。比较优化前后平台的各性能指标可知，平台的固有频率增大了35.58%,放大倍数增大了2.33%,最大应力减小了38.97%,证明了提出的优化方法的有效性。

关键词：微操作平台；中心组合设计；响应面法；多目标遗传算法

中图分类号：TH703;TP274文献标识码：Adoi:10.3788/OPE1096

Multi-objectiveoptimizationofmicro-manipulationstagebasedonresponsesurfacemethod

HUJun-feng,XUGui-yang,HAOYa-zhou

(SchoolofMechanicalElectricalEngineering,

JiangxiUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou341000,China)

*Correspondingauthor,E-mail:hjfsuper@126.com

Abstract:Toimprovetheoperatingspaceanddynamiccharacteristicsofmicro-manipulationstages,themulti-objectiveoptimizationdesignwasperformedforanewmicro-manipulationstagebasedonresponsesurfacemethod.Thecentralcompositedesignmethodwasusedtoselecttestpointsandtheparametricgeometricmodelingofthestagewasbuiltbasedonthetestpoints.ThesoftwareANSYSwasuesdtocarryoutstaticsandmodalanalysistoobtaintheresponsevaluesofnaturalfrequency,displacementamplificationratioandthemaximumstressofthestage.Then,theleastsquaremethodandthetestofsignificancewereemployedtobuildthetwo-orderpolynomialresponsesurfacemodeltoreflecttheperformanceindexofthestageaccordingtothesimulationtestdata.Theevaluationindexesreflectingfittingdegreeoftheresponsesurfacewerecalculatedtoillustratetheveracityoftheproposed