طراحی بهینه و مقاوم برمبنای قابلیت اطمینان در شرایط کمبود داده با استفاده از استنباط بیژین

در این مقاله با بهره گیری از روش قابلیت اطمینان بیژین1، یک چارچوب جامع جهت دستیابی به یک طراحی بهینه، استوار و قابل اطمینان در حضور عدم قطعیت شناختی 2 پیشنهاد شده است. اکثر روش های موجود در حوزه طراحی بهینه و استوار بر مبنای قابلیت اطمینان 3 با فرض موجود بودن توزیع احتمالاتی عدم قطعیت های موجود (عدم قطعیت ذاتی(4 توسعه یافته اند، در حالیکه در کاربردهای مهندسی اکثر عدم قطعیت های موجود در قالب نمونه هایی محدود (عدم قطعیت ذاتی) در اختیار طراح قرار میگیرد. در چارچوب پیشنهادی، ابتدا با استفاده از روش مجموع وزن دار و ترکیب تابع هزینه اصلی و واریانس به عنوان معیار پایداری، مسئله طراحی به یک مسئله بهینه سازی دو هدفه با دو هدف کمینه سازی تابع هزینه و بیشینه سازی قابلیت اطمینان سیستم فرمول بندی شده و سپس با استفاده از روش بهینه سازی NSGA-II جوابهای نمونه در قالب جبهه های پارتو ارائه می گیردد. در مرحله از فرآیند بهینه سازی، ابتدا واریانس متغیر ها و پارامترهای شامل عدم قطعیت شناختی با استفاده از روش تخمین بیشینه راست نمایی 5 تخمین زده شده و سپس میانگین و واریانس تابع هزینه با استفاده از روش کاهش ابعادی تک متغیره محاسبه می شود. همچنین، در هر نقطه طراحی، روش تحلیل قابلیت مرتبه اول (FORM)6 همراه با الگوریتم جستجوی (iHLRF)7 به منظور محاسبه قابلیت اطمینان بیژین بکار گرفته شده است. در انتها نیز کارایی چارچوب پیشنهای با حل یک مثال مهندسی مورد بررسی قرار گرفته است.

Keywords:

طراحی بهینه و استوار بر مبنای قابلیت اطمینان , روش بهینه سازی NSGA-II , روش کاهش ابعادی , روش قابلیت اطمینان بیژین.