淺談灰色系統(tǒng)理論在機(jī)械工程中的應(yīng)用

趙淑瑩

黑龍江科技學(xué)院理學(xué)院，哈爾濱 150027

淺談灰色系統(tǒng)理論在機(jī)械工程中的應(yīng)用

趙淑瑩

黑龍江科技學(xué)院理學(xué)院，哈爾濱 150027

本文介紹了灰色系統(tǒng)理論與方法，并用一個(gè)簡單的機(jī)械工程技術(shù)方面的例子說明了灰色系統(tǒng)理論與方法為創(chuàng)建新型控制系統(tǒng)提出了新的設(shè)計(jì)思想，為研制新型技術(shù)手段開拓了可行性，提供了基礎(chǔ)。灰色系統(tǒng)理論的方方面面在機(jī)械工程的各個(gè)領(lǐng)域?qū)⒂兄鴱V泛的應(yīng)用。

灰色系統(tǒng)理論;機(jī)械工程;應(yīng)用

1、灰色系統(tǒng)理論簡介

灰色系統(tǒng)理論是我國著名學(xué)者鄧聚龍教授于1982年創(chuàng)立的一門新興的橫斷學(xué)科，它以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對“部分”已知信息的生成和開發(fā)，提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行行為的正確認(rèn)識和有效控制。“貧信息”不確定性系統(tǒng)的普遍存在，決定了這一新理論具有十分廣闊的發(fā)展前景。20世紀(jì)后半葉，在系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程領(lǐng)域，各種不確定性系統(tǒng)理論和方法的不斷涌現(xiàn)形成一大景觀，如模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)理論、粗糙集理論（R o u g h S e t s Theory）和未確知數(shù)學(xué)等，都是不確定性系統(tǒng)研究的重要成果。這些成果從不同角度、不同側(cè)面論述了描述和處理各類不確定性信息的理論和方法。

2、灰色系統(tǒng)理論在機(jī)械工程中的應(yīng)用

在機(jī)械工程技術(shù)方面，灰色系統(tǒng)理論與方法為創(chuàng)建新型控制系統(tǒng)提出了新的設(shè)計(jì)思想，為研制新型技術(shù)手段開拓了可行性，提供了基礎(chǔ)。灰色系統(tǒng)理論的方方面面在機(jī)械工程的各個(gè)領(lǐng)域?qū)⒂兄鴱V泛的應(yīng)用。由于機(jī)械工程系統(tǒng)中的灰色問題，所涉及的不僅僅有機(jī)械工程及其相關(guān)的自然科學(xué)范疇的內(nèi)容，還有人類行為科學(xué)和心理特征等方面的內(nèi)容，對于這些問題的研究方法有很多，目前還沒有也不可能有一個(gè)或一些統(tǒng)一的模型，只是有將灰色系統(tǒng)理論貫穿于機(jī)械工程領(lǐng)域中而形成一套科學(xué)的理論與方法。目前，灰色系統(tǒng)理論在機(jī)械工程中已取得了一定的成果。

3、實(shí)例

例如：設(shè)計(jì)一臺1000kN電動(dòng)螺旋壓力機(jī)，根據(jù)專家分析和設(shè)計(jì)實(shí)踐選用制造成本、機(jī)器總重、結(jié)構(gòu)合理性、功率消耗、制造難易程度、維修方便程度以及可靠性為指標(biāo)集，具體數(shù)值如表1所示。表中帶*號者為定性指標(biāo)，是根據(jù)若干專家意見統(tǒng)計(jì)得出的，結(jié)構(gòu)合理性包括對布置的要求以及造型是否美觀等。方案是根據(jù)驅(qū)動(dòng)及電機(jī)結(jié)構(gòu)形式來編號的，如表2所示。

表1

表2

對于表1的指標(biāo)，制造成本、機(jī)器總重、消耗功率越小越好，而結(jié)構(gòu)合理性、制造難易程度、維修方便性、可靠性指標(biāo)越大越好。于是最優(yōu)參考數(shù)據(jù)列x0為：

于是得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣為：

如果決策者比較側(cè)重于機(jī)器的制造成本、制造難易程度、機(jī)器的總重，而其他指標(biāo)比較次要時(shí)，則可取權(quán)重集β為：

此時(shí)方案的優(yōu)劣次序?yàn)椋悍桨?→方案1→方案4→方案3，其中方案2為最佳方案。

4、結(jié)語

當(dāng)然，灰色系統(tǒng)用于機(jī)械工程中還有很多方面，幾乎遍布機(jī)械工程的每一個(gè)角落。如：機(jī)械傳動(dòng)學(xué)，機(jī)械零件的面成型、加工、設(shè)計(jì)，公差理論，柔性加工自動(dòng)線、加工中心、機(jī)械手、智能機(jī)器人，不確定變量的優(yōu)化，CAPP、機(jī)床數(shù)控編程與故障診斷等。

灰色機(jī)械工程學(xué)是研究機(jī)械工程中不完全信息的建模原理與方法、理論及其技術(shù)體系，是將灰色理論與其他不確定性理論（模糊理論、未確知理論、隨即理論）、分形與混沌理論、粗集理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論等良好的結(jié)合并在機(jī)械工程中應(yīng)用的理論與方法，是包含機(jī)械工程問題的灰色思維方法的哲學(xué)思想與方法論的一門新興交叉學(xué)科。灰色系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域，有待于廣大機(jī)電技術(shù)人員、專家們在各自的研究和應(yīng)用領(lǐng)域不斷開拓與發(fā)展。

[1]劉思峰，黨耀國，方志耕，謝乃明等.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用.科學(xué)出版社,2010

[2]羅佑新，張龍庭，李敏.灰色系統(tǒng)理論及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用 .國防科技大學(xué)出版社,2001

[3]劉思峰.走向世界的灰色系統(tǒng)理論[A].北京:第十屆全國灰色系統(tǒng)學(xué)術(shù)討論會(huì)大會(huì)報(bào)告，2002

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.029