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基于模糊系统辨识的ADI材料冲击韧度模型

作　者: 王洪
导　师: 郭旭红
学　校: 苏州大学
专　业: 机械工程
关键词: 模糊辨识等温淬火球铁冲击韧性建模
分类号: TG115.56
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文主要研究等温淬火球铁(ADI)在等温淬火温度250～350℃,等温淬火时间60～180min,对ADI冲击韧度的影响,并分析ADI的显微组织,以作为讨论分析的依据;利用ADI热处理参数等温淬火温度和等温淬火时间,及试验结果ADI冲击韧度值,运用模糊系统辨识方法建立了基于Mamdani模糊辨识系统、基于模糊减法聚类的模糊辨识系统、基于Takagi-Sugeno的神经网络系统、基于模糊减法聚类的神经网络系统,共4种模糊系统,以期建立ADI热处理参数与ADI力学性能冲击韧度之间的关系数据库,实现根据ADI冲击韧度值要求选择热处理工艺参数。研究结果表明:(1)随着等温淬火温度的提高,冲击韧度值上升。(2)随着等温淬火时间的提高,冲击韧度值呈下降的趋势。(3)基于模糊减法聚类的神经网络系统关联系数略高于基于模糊减法聚类的模糊辨识系统,但基于模糊减法聚类的模糊辨识系统运算量小,因此本文认为基于模糊减法聚类的模糊辨识系统更适合于关系数据库的建立。(4)基于Takagi-Sugeno的神经网络系统在描述关系数据库时出现了不关联的情况,是由于建立模型所用的试验数据太少的原因。(5)基于Mamdani模糊辨识系统建立的关系数据库的训练和检测精度低。最后,通过对研究工作的总结,进一步明确了基于模糊减法聚类的模糊辨识系统的ADI材料热处理冲击韧度模型对于热处理参数及冲击韧度的预测是有效的。为ADI热处理参数与ADI力学性能冲击韧度之间的关系数据库的进一步理论研究和实际应用提供了理论与实践基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题的研究意义  10-12
  1.2 国内外模糊模型的研究现状  12-16
    1.2.1 语言模糊模型  12-14
    1.2.2 模糊关系模型  14-15
    1.2.3 Takagi-Sugeno 模型  15-16
  1.3 本课题主要研究内容  16-17
  1.4 本章小结  17-18
第二章模糊建模的基础知识  18-31
  2.1 模糊集理论基础  18-23
    2.1.1 模糊集合和隶属函数  18-19
    2.1.2 模糊集合定理及其基本运算  19-20
    2.1.3 模糊关系及其合成运算  20-21
    2.1.4 模糊推理规则及方法  21-23
  2.2 模糊模型辨识方法  23-30
    2.2.1 模糊模型的结构辨识方法  24-27
    2.2.2 模糊模型的参数辨识方法  27-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章 ADI 材料的热处理实验  31-40
  3.1 ADI 试验流程  31-32
  3.2 ADI 材料热处理工艺的制定和分析  32-33
    3.2.1 奥氏体化温度和时间的选择  32
    3.2.2 等温淬火温度和时间的选择  32-33
    3.2.3 ADI 热处理工艺的确定  33
  3.3 实验方法  33-36
    3.3.1 试片准备和成分分析  33-35
    3.3.2 试片准备和冲击试验  35-36
  3.4 试验结果与分析  36-39
    3.4.1 显微组织分析  36-38
    3.4.2 冲击韧度的影响  38-39
  3.5 结论  39
  3.6 本章小结  39-40
第四章基于 Mamdani 系统模糊辨识  40-51
  4.1 基于模糊规则的 Mamdani 系统模糊辨识的基本方法  40-50
    4.1.1 问题的描述  40-41
    4.1.2 输入输出空间的模糊化分  41-43
    4.1.3 输入模糊集合的合成运算（and 和or 运算）  43-45
    4.1.4 模糊蕴含方法  45-46
    4.1.5 输出的合成(连接词also 计算)  46-47
    4.1.6 去模糊化  47-48
    4.1.7 模型精度的校验  48-50
  4.2 本章小结  50-51
第五章基于T-S 的神经网络系统模糊辨识  51-63
  5.1 模糊系统的T-S 模型  51-52
    5.1.1 模糊系统中的Takagi-Sugeno 模型  51-52
   5.2 Takagi-Sugeno 模糊神经网络模型结构  52-54
    5.2.1 前件网络  52-53
    5.2.2 后件网络  53
    5.2.3 学习算法  53-54
  5.3 ADI 材料冲击韧性的T-S 模糊模型辨识  54-62
    5.3.1 在MATLAB 中的实现  56-62
  5.4 本章小结  62-63
第六章基于模糊聚类的模糊辨识模型  63-76
  6.1 减法聚类算法  63-64
  6.2 Matlab 工具箱中的函数  64-67
  6.3 ADI 材料冲击韧性建模  67-75
  6.4 本章小结  75-76
第七章综合分析及其结论  76-82
  7.1 四种模糊系统辨识模型的总结分析  76-78
  7.2 基于模糊减法聚类的ADI 冲击韧度预测模型的应用分析  78-81
    7.2.1 冲击韧度模型的ASTM 等级可行域  78-79
    7.2.2 冲击韧度模型的ASTM 等级可行域的参数优化  79-81
  7.3 研究结论  81-82
第八章总结与展望  82-84
  8.1 总结  82
  8.2 主要研究工作与创新点  82-83
  8.3 存在问题与展望  83-84
参考文献  84-87
攻读学位期间公开发表的论文  87-88
致谢  88-89

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