复合材料无人机机翼布局的二级优化方法

为减轻复合材料无人机机翼的结构质量,利用MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN建立大展弦比机翼结构布局优化设计的二级优化方法:第一级以机翼的刚度为目标,采用响应面法对翼梁位置进行优化;第二级以机翼结构质量为目标函数,采用遗传算法对机翼各元件的铺层参数进行优化。通过对某型大展弦比无人机机翼进行结构布局优化设计,结果表明提出的大展弦比无人机机翼二级优化方法能够在满足强度、刚度性能设计要求的前提下,减轻约25%的结构质量,减重效果明显。

一种面向产品族设计的二级优化方法

应用模块化和产品平台的思想是企业设计和开发产品族(系列)的重要策略。本文提出一种可用于产品族设计的二级优化方法。该优化方法将产品族设计优化分为二个层次:产品平台优化层次和专用模块的优化层次。为了提高这种优化方法的可靠性和减少计算量,在二级优化基本框架基础上引入了代理模型技术。将二级优化方法应用于桁架族优化设计算例,计算结果表明:基于代理模型的二级优化方法能成功地解决桁架族优化设计问题,具有很好的可靠性,而且能有效地减少产品族优化设计中计算量。

GFRP风机叶片结构设计的二级优化方法

通过对风机叶片结构特性的分析,以叶片腹板位置和蒙皮铺层厚度为设计变量,发展了一种二级优化设计方法。首先建立腹板位置参数的代理模型,根据所建的代理模型以质量最轻为目标进行系统级优化求解出腹板位置,然后将结果传给子系统级,子系统级采取分步优化策略求解叶片铺层厚度。当两级优化结果收敛时得到叶片最佳设计。经算例验证,采用这种二级优化方法,可得到较为理想的叶片结构设计结果。

变形监测网二级优化设计研究

介绍了一种基于Ｔａｙｌｏｒ级数展开的变形监测网二级优化设计的方法，通过理论推导，建立了以准则矩阵为目标，以设计变量的改正数为优化变量的二级优化设计的优化模型；由实例计算分析，说明了该方法的可行性与实用性。

用于二级优化的有限搜索算法

在计算机辅助逻辑设计理论中,最小项(零多维体)的相邻度是一个基本且十分有用的概念,一系列重要的二级优化算法都是以最小项相邻度概念为基础的.本文把最小项相邻度的概念推广到任意维多维体,定义了多维体方向集概念.并利用方向集概念成功地提出了优于张弛算法的二级优化算法:有限搜索法,即有限搜索法在造价优于张弛法的前提下,求取质蕴涵项的速度比张弛法快一到几个数量级,且有限搜索法扩展了张弛法的适用范围,可以综合输入变量大于20的布尔函数.

二级优化方法在复杂产品系统设计中的应用

将一种基于代理模型的二级优化方法应用于复杂产品系统设计构造了一种面向复杂产品系统设计的多学科设计优化流程。以一种典型复杂产品多学科优化问题为例,验证了流程的合理性和有效性。研究成果可为复杂产品多学科设计优化问题研究提供参考。

炮射导弹控制系统的多目标二级优化设计

建立了炮射导弹多目标二级优化模型,提出了多目标二级混合遗传优化算法.对第一级多目标函数引入Lagrange乘子向量作为协调变量,采用两级递阶协调法实现多目标的第一级优化;针对遗传算法局部优化性能较差的缺点,将遗传算法与模式搜索法相结合,采用改进的遗传算法实现了多目标的第二级优化.仿真结果表明,所提出的多目标二级混合遗传优化算法收敛速度快,所设计的控制系统性能优于基于权重系数变换法的遗传算法的效果.

基于二级优化技术的襟翼导轨设计方法研究及应用

结构质量对飞机的各项性能具有至关重要的影响,为了有效降低飞机结构质量,合理布置材料,提高材料的利用效率,发展一种二级优化设计技术。以外襟翼平面导轨结构为研究对象,将优化设计问题分解成两个易于求解的子问题——顶层优化设计和底层优化设计,顶层优化设计采用拓扑方法确定腹板的加筋形式,底层优化设计采用尺寸优化确定襟翼导轨的厚度分布;通过两层优化,在结构质量最小化的基础上,使得结构形式最优化。结果表明:在保证应力和位移水平的前提下,二级优化设计技术可以快速有效地减轻结构质量,具有一定的工程应用价值。

面向机翼气动外形优化的二级优化方法

针对飞机气动外形优化问题,提出了一种流程简单,可同时优化总体外形和剖面形状的二级优化方法。这种方法将优化流程分为总体外形级和剖面形状级两个层次:总体外形级优化任务是将外形参数传递给剖面形状级,并对总体外形进行优化;剖面形状级优化任务是对剖面形状进行优化,并将目标函数和约束值返回总体外形级。二级优化的最终结果可获得最优的总体外形和剖面形状。文章以一个通用航空飞机的机翼为算例,验证了这种二级优化方法的可行性和有效性。

基于结构代理模型与二级优化策略的航天结构模型修正研究

随着我国航天事业的不断发展,航天结构形式越来越复杂,有限元结构模型往往存在各种假设和简化,因此与实际结构往往存在一定的误差,特别是部件的连接、边界条件的不确定以及材料性能(尤其是复合材料)与工艺的不确定性,都会对有限元模型的分析精度产生较大影响。本文基于初始有限元模型,通过试验设计构造结构代理模型,然后采用遗传优化算法与梯度优化算法的二级优化策略进行模型修正。另一方面,在每次模型修正迭代分析之前,自动进行置信值MAC(Modal Assurance Criterion)分析,使有限元分析模型与实验结果进行匹配,提高模型修正的正确性。分析表明该修正方法具有较高的分析精度,也能对结构参数进行识别。

基于二级优化的OD需求反推模式的应用研究

准确的OD需求数据能提高交通规划的精度,因此,交通规划中重要的一环就是得到准确的OD需求数据。将二级优化的OD需求反推方法应用到真实的规划数据上,分析结果数据,验证二级优化方法的有效性。结果表明,使用二级优化方法反推OD需求时,反推的结果与实际流量的拟合度很高,误差也很小,能够满足交通规划对需求数据的要求。

加热炉二级优化控制系统研究与开发

针对宝钢特钢韶关有限公司大棒1#加热炉二级优化控制系统开展研究工作,开发了钢坯加热过程数学模型,实现了大棒1#加热炉物料及温度跟踪、工艺查询及修改、历史数据查询和钢坯详细温度记录等功能模块,所开发的二级优化控制系统可对钢坯加热过程进行有效控制,为提高钢坯加热质量及节能降耗做出贡献。

金属加筋薄壁圆台结构二级布局优化设计方法

提出了一种金属加筋薄壁圆台结构的二级布局优化方法。该方法首先采用试验设计选取结构布局变量的样本点,然后对每个样本点相应的加筋薄壁结构进行强度和稳定性约束下的尺寸优化,获得对应的目标响应值;其后用布局变量样本点和对应的响应面构造Kriging近似模型;最后用遗传算法对近似模型进行优化,得到了加筋薄壁圆台的最优解。算例结果表明,该方法简单且优化效率高。

孤立微电网分布式二级功率优化控制

针对传统下垂控制的功率分配精度易受线路阻抗影响的不足,提出一种孤立微电网分布式二级功率优化控制策略。各分布式电源的控制器构成一分布式稀疏通信网络,与邻居控制器交互电压、频率信息。在仅有邻居分布式电源信息的基础上,利用一致性算法得到全网的平均电压和频率,用于二级优化控制。通过优化下垂控制的电压和频率参考值,实现有功功率按照额定容量比例精确分配的目标,并且进行系统电压和频率的调节。由于不存在中心控制器,该策略可靠性较高。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性及优越性。

基于蚁群算法的机头结构二级布局优化方法

针对民机机头结构布局设计的拓扑变量与尺寸优化变量共存的混合变量设计问题,改进一般的蚁群算法,提出多城市层的蚁群算法转移概率准则,建立基于蚁群算法拓扑优化及准则法尺寸优化设计的二级结构布局优化法,第一级针对离散设计变量,采用蚁群算法确定结构的拓扑布局;第二级针对连续设计变量,基于准则法完成结构在前一级布局下的尺寸优化设计。优化设计结果表明:在满足强度和刚度约束下,相较于初始结构,杆件结构总重量减轻32%,且较常规尺寸优化效果更好。

原油管道外输系统运行能耗二级递阶优化研究

随着长庆油田某外输系统的持续运行,管输系统设备老化,原油物性状态变化以及油田产量动态递增,使得各设备能耗升高,管道运行的安全性也难以保障。针对此类问题建立了适用于长庆油田某外输系统管道的热力、水力数学模型,结合原油物性参数、管道基础信息数据及管道运行历史数据,对热力、水力数学模型进行线性回归并修正,以满足工程实际应用条件。以外输系统总能耗费用为优化目标,采用二级递阶优化思想,确定使管输系统能耗费用最低的加热炉、外输泵组合方式及其生产运行参数,从而制定优化运行方案。

空间网壳结构的形状优化

采用二级优化算法对空间网壳进行形状优化分析，建立了以结构自重最小为目标函数的空间网壳形状优化的数学模型．详细分析了二级优化算法的实施步骤，以及一种有效的离散变量优化方法——相对差商法．最后利用该方法分析了一Ｋｉｅｗ ｉｔｔ型球面网壳的形状优化问题，并得出一些有价值的结论．

多学科设计优化在载人航天器构型设计中的应用研究

提出一种将二级优化应用于载人航天器构型设计的方法,并以此为基础设计了面向载人航天器总体设计的多学科设计优化实施流程,包括总体优化、分系统优化和多学科模型生成器3个部分,分别完成:总体优化的任务,即优化全局设计变量,使总体目标最优;分系统优化的任务,即调整局部设计变量,满足分系统设计要求,并使分系统目标最优;多学科模型生成器,根据载人航天器构型自动生成各分系统计算模型。通过分析多学科设计优化(MDO)计算环境特点,提出建立载人航天器MDO计算环境的方法,为载人航天器总体设计提供一种新途径。

基于最终层失效的复材舱段可靠性分级优化

基于基体破坏和纤维断裂2种失效模式,采用验算点法求解复材单层可靠度。基于最终层失效假定,提出把结构看作由串联子系统组成的并联系统,结合材料刚度比率退化准则和单层可靠度理论,采用概率逐步失效分析方法,计算出主要失效链,从而得出结构的失效概率。复材舱段设计变量复杂,提出二级优化方法:一级为系统级布局优化,对加强筋截面形状、位置的确定等参数进行优化;二级为子系统级尺寸优化,对筋截面尺寸、复材各铺层厚度等参数进行优化。采用自适应随机搜索遗传算法,以复材舱段质量最小为目标函数,以可靠度要求为约束条件,对存在初始缺陷的复材舱段进行优化,为复材舱段优化设计提供参考。

基于HAJIF系统的复合材料机翼结构优化

复合材料是高度各向异性材料,其结构设计和分析方法等与金属结构存在诸多差异。尤其在复合材料结构优化过程中,强度、稳定性等设计因素众多,导致结构优化设计工作繁琐、优化效率不高。对于需要考虑大量强度约束的复合材料机翼结构初步设计,如何快速获取初始铺层方案成为制约复合材料机翼结构设计的关键之一。针对复合材料机翼结构初始方案快速获取的问题,构建了基于“设计区-关键元”思想的复合材料机翼结构二级优化设计方法,以层合板理论为基础,引入复合材料许用值工程算法,基于工程准则法,构建了复合材料铺层厚度及铺层比例的二级优化策略,基于自主结构分析软件HAJIF系统的有限元求解器,提出了基于全内存数据存取的复合材料结构二级优化方法,完善并开发了复合材料结构铺层优化设计软件。考虑典型复合材料机翼各个设计区强度约束,应用开发的软件完成了机翼结构复合材料壁板铺层厚度及铺层比例快速优化,为机翼精细化设计提供了技术及工具支撑。