参数优化设计与TRIZ理论集成设计方法研究

为消除存在于设计方案中的设计冲突,扩展可行解的备选空间,在研究设计冲突的捕捉方法以及资源引入的要求的基础上,提出将参数优化设计与TRIZ理论集成的设计方法。分析了参数优化设计问题的分类以及冲突的特点,提出了以ENV(Element Name Value)模型来表达优化设计冲突的方法,该方法用于支持优化设计冲突向TRIZ冲突问题的模型转化。提出了优化设计冲突的四种求解方法及冲突求解路径,构建了参数优化设计与TRIZ结合应用的过程模型,并解释了过程模型中的关键步骤。应用所提出的方法对X型竖矩形驳接爪进行再设计,应用Ansys Workbench进行参数优化设计及仿真,通过仿真数据的对比验证所提出的方法的有效性。

多源多负荷直流微电网的稳定裕度分析及控制参数优化设计方法

为研究多源多负荷参数间的耦合交互对系统稳定运行的影响,该文建立多源多负荷直流微电网的小信号模型,基于系统振荡模态以及参与因子进行电压稳定性分析。在考虑同类参数耦合的系统稳定裕度分析中,发现全新规律为三台电源供电时,源侧线路长度采用“两长一短”比“两短一长”时系统稳定裕度更大。在考虑异类参数交互的系统稳定裕度分析中,详细解释了多源中下垂系数和虚拟惯性系数的交互作用。基于多控制参数的耦合交互影响,提出控制参数优化设计方法,实现系统稳定裕度最大,并使多源具有提供较大惯性的能力。最后,实验结果验证了上述分析的正确性。

基于时域模型的CLLC谐振变换器参数优化设计方法

CLLC谐振变换器能够实现双向功率传输,具有高功率密度、高效率的特点,但传统的参数设计方法步骤繁琐且求解困难。为此,深入分析CLLC谐振变换器的工作原理和工作特性,综合考虑参数对CLLC谐振变换器增益、模式切换条件、软开关和功率损耗的影响,提出一种基于时域模型的参数优化设计方法,以实现宽电压输出范围和窄频带范围。在2 kW的实验中,所提出的参数设计方法在一定频带范围内效率达到98.3%,证明了时域分析的准确性以及参数优化方法的有效性。

舰船水下抗爆U型夹层板结构改进及参数优化设计

设计相应的防护结构来降低水下爆炸冲击荷载对舰船的损伤对于提高舰船生命力具有重要意义.以U型夹层板为研究对象,对传统U型夹层板结构进行改进,提出了3种改进的U型夹层板结构.采用有限元软件LS-DYNA中任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法分析水下爆炸冲击荷载作用下3种改进夹层板的位移、速度与加速度响应和吸能效应,并与原始U型夹层板对比找到综合性能相对最优的改进夹层板.最后通过正交试验对性能最优的夹层板进行优化,分析夹层板设计参数对抗爆性能影响的主次顺序及最优的尺寸组合.分析表明:改进的U-X型夹层板上面板位移相比U型夹层板下降了15.7%,速度下降了34.5%,芯层吸能提高了25.2%,在改进夹层板中综合性能最优;U-X型夹层板最优的尺寸组合及设计参数为芯层厚度1.5 mm、芯层高度100 mm、下面板厚度3.0 mm、上面板厚度3.5 mm.经验证,尺寸优化后U-X型夹层板质量降低了6.3%,抗爆性能也得到了显著提高.

基于代理模型的超燃冲压发动机燃烧室构型参数优化设计

针对传统超燃冲压发动机燃烧室构型设计中存在的计算周期长、试验成本高等问题,提出一种燃烧室的Kriging代理模型,并使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以实现对超燃冲压发动机燃烧室构型参数高效的优化设计.通过测试,将应用Kriging代理模型的预测结果与CFD计算结果进行对比分析,验证了该代理模型能够较为快速并准确地预测代表燃烧室性能的推力和压力损失系数.以推力和压力损失系数为优化目标,基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法,通过该Kriging代理模型获得了Pareto最优解集;然后,采用灵敏度分析法对设计变量进行排序,成功识别出了显著影响燃烧室性能的关键构型参数;最后,基于控制变量法针对单个设计变量的变化对超燃冲压发动机燃烧室性能的影响进行研究,分析结果可以指导燃烧室的优化设计.文章研究结果可加速超燃冲压发动机燃烧室构型的优化设计,为其设计提供了一种新的思路和方法,为后续的相关研究提供了有价值的参考和借鉴.

浅谈提升推拉门五金的结构参数优化设计

随着门窗五金向着高质量、高档次、多功能的方向发展,对五金的优化需求也越来越多。在产品投入正式量产之前,在研发过程中运用参数优化设计、运动仿真等手段对五金的结构进行模拟和验证是当下所有五金企业所必须具备的能力。如何把机械理论知识更好地运用到五金产品的研发工作中,是各门窗企业迫切需要研究的课题。本文以提升推拉门所使用五金系统结构进行参数的优化为例,研究五金系统的基本组成结构,对结构的联结方式进行分析,对应建立了机构相应的位置与速度模型。依据门扇运行及性能的要求,提出相应的约束条件及目标函数,继而使用混合惩罚函数方法编制优化运算程序,获得五金系统各杆件的最优尺寸。使用运动仿真分析软件对得到的最优尺寸参数进行运动仿真模拟,与原有结构尺寸进行分析对比验证,研究结果表明优化后五金系统提升门扇的高度和手柄转动舒适度均得到了明显改善。本文提供了机械理论知识在五金结构设计中运用的一种思路与方式,为门窗五金从业者提供借鉴和参考。

大跨度波形钢腹板PC连续刚构桥内衬混凝土参数优化设计研究

波形钢腹板组合梁桥因具有“手风琴效应”逐渐成为大跨度桥梁发展的新方向,为研究内衬混凝土参数对波形钢腹板预应力混凝土(Prestressed Concrete,PC)连续刚构桥抗剪性能的影响规律,采用ANSYS软件建立波形钢腹板PC连续刚构桥有限元模型,通过对比实测数据与数值模拟数据验证了该有限元模型的准确性,并分析了内衬混凝土参数对波形钢腹板剪力及承剪比的影响规律,通过研究可知,内衬混凝土长度、厚度、厚度变化率3个参数的适宜取值分别为9.5 m、0.5 m和0.3。相关结论可为大跨度波形钢腹板PC连续刚构桥的设计和施工提供一定参考。

混合滤波系统中无源滤波器的参数优化设计软件包

根据无源滤波器支路电压总谐波畸变率最小原则 ,提出了混合电力滤波系统中无源滤波器的数学模型和参数优化设计方法。将谐波潮流计算、谐波阻抗计算和滤波器参数设计 3者紧密结合起来 ,使滤波器设计不再孤立、片面地进行。此外 ,还开发出界面友好、功能强大的图形编辑器 ,研制出电力系统谐波潮流分析及滤波器优化设计综合软件包。实际算例的计算和分析表明 ,所提出的方法正确有效 。

基于遗传算法的无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的参数优化设计

为了获得良好的啮合性能,无侧隙双滚子包络环面蜗杆设计参数的选择是一个复杂而困难的问题。针对这一问题,建立了此蜗杆传动的一界、二界限曲线以及润滑角度和诱导法曲率方程;提出了一种在保证蜗杆刚度和强度的条件下,基于润滑角度和诱导法曲率等方程并利用道森(Dosen)公式建立多目标蜗杆优化设计函数的方法。根据优化函数的特点选用遗传算法对方程进行求解,得出了一组合理的优化设计参数,分析表明该组设计参数具有良好的啮合性能和润滑性能.该研究结果表明这种方法的有效性与可行性,且解决了无侧隙双滚子包络环面蜗杆设计参数尤其是滚子安装参数的优化选择问题,为进一步对该蜗杆的设计加工等研究提供了科学选择参数的方法,在推动该新型蜗杆的开发与研究方面具有重要意义。

软土复合土钉支护结构参数优化设计

结合郑州市郑东新区十余个深基坑工程实践,采用简化Bishop条分法和复合形法建立了软土地区复合土钉支护结构内部整体稳定性安全系数计算模型,利用全局差分法建立灵敏度分析模型,分析研究了安全系数及其灵敏度与各设计参数之间的变化关系,得到了一些具有参考价值的分析结果,为土钉设计参数提供了具有指导意义的取值范围,为复合土钉支护优化设计提供了重要依据,对软土地区深基坑工程复合土钉支护设计和施工具有一定的指导意义。

微型行波超声电机定子的参数优化设计

建立微型行波超声电机定子的参数化有限元模型,在灵敏度分析的基础上选择设计变量,设定了可反映电机输出性能的目标函数(由速度因子以及径向运动分量构成),并采用模态置信准则(Modal Assurance Criteria)自动识别出定子的工作模态,实现了对电机定子的参数优化设计。将该方法用于12mm行波型旋转超声电机定子的结构设计,最后根据设计方案加工得到样机,通过试验验证了该优化方法的有效性和正确性。

基于正交试验设计的极化磁系统参数优化设计方法的研究

永磁继电器是一种在国防军事、现代通信、工业自动化、电力系统继电保护等领域中应用面很广的电子元器件,其极化磁系统的参数优化设计是实现永磁继电器产品可靠性设计的前提工作之一。该文采用六因素三水平多目标的正交试验设计方法,分析并研究了极化磁系统的参数优化设计方法。在永磁继电器产品设计满足输出特性指标要求的前提下,给出了输出特性值受加工工艺分散性影响而波动最小的最佳参数水平组合。

司家营铁矿南区充填采矿参数优化设计

针对司家营铁矿南区采用的阶段嗣后充填法采矿开展可行性论证以及采场参数优化设计研究。首先,在矿区工程地质条件研究的基础上,借助于工程类比和采矿初步设计,确定了可采用的回采方案和参数的变化范围;其次,根据参数的选取范围,建立正交数值模型,进行16组正交数值分析;第三,根据数值模拟获得不同组合参数采场稳定性与岩移参数,采用回归分析,建立采场安全度和岩移参数与采场设计参数之间的函数关系;第四,以盘区采矿经济效益为优化目标,以采场稳定性和岩移控制为约束条件建立优化模型,实现对南区采场结构参数优化决策。最后,对优化设计参数进行数值分析,研究和评价南区充填法开采的地表沉降、采场稳定性以及采矿经济效益。

基于模块化多电平换流器的电动汽车集群与智能电网集成系统参数优化设计

模块化多电平换流器(MMC)为实现大规模电动汽车与智能电网集成提供了一种可行的解决方案。但由于电动汽车储能系统的特殊性,如果MMC主电路交直流电压等级、桥臂级联数等主要参数设计不当,则可能出现绝缘安全、桥臂电流越限等一系列问题,从而影响系统的安全、高效率运行。为此,基于MMC的电动汽车集成系统(MMC-EVIS)多目标功率管理策略,建立了MMC-EVIS系统调制度、桥臂电流峰值和电动汽车充/放电峰值功率系数等设计指标,提出了MMC-EVIS参数优化配置区间。以某一中等规模小区充电站为场景,优化设计了功率为480k W的MMC系统,在Matlab/Simulink环境下进行仿真分析,验证了集成系统参数优化设计的合理性与必要性,为MMC-EVIS设计及运行提供了一定的参考。

地震作用下高位层间隔震体系参数优化设计

对地震作用下高位层间隔震体系中隔震支座参数的优化设计进行了研究。通过两自由度体系近似模拟多自由度结构层间隔震体系,将地震波简化为白噪声,优化目标为使层间隔震上部与下部结构频域振动能量和最小,推导了隔震支座优化参数的理论表达式,隔震支座的优化刚度系数和阻尼系数与上部和下部结构的质量比密切相关。在数值算例中,通过比较过滤白噪声激励下多自由度体系中的隔震支座参数化研究结果和两自由度体系理论结果,发现二者吻合良好;实际地震波记录激励下多自由度结构体系的响应与两自由度体系的响应规律一致。研究结果表明,多自由度结构高位层间隔震体系的隔震支座优化参数可基于理论表达式得出,可为高位层间隔震体系的初步设计提供参考。

承压拱在隧道喷锚支护参数优化设计中的应用

国内隧道施工中对于Ⅲ类围岩喷锚支护的参数设计多数是根据围岩位移监测结果 ,经工程类比确定 ,没有考虑围岩主体对支护参数的影响 .根据锚杆加固机理 ,从理论上阐述了系统布置锚杆时 ,由于锚杆和喷射混凝土与围岩的共同作用 ,在锚杆互相作用影响范围之内将形成一个加固后的承压拱 .承压拱的厚度与锚杆的长度、间距、围岩的力学性质等因素有关 .给出了锚杆加固影响范围系数Kl 的计算方法 ,并根据围岩稳定所必须形成的承压拱最小厚度、锚杆加固影响范围系数Kl 和锚杆的间距来确定锚杆长度的方法 .优化后喷锚支护成本可降低 30 % .

基于遗传算法的PID参数优化设计

提出一种新的 PID参数设计方法 .以模糊化的性能指标为目标函数、以设计参数的取值范围及极限性能指标为约束条件 ,建立优化数学模型 .结果表明 ,在 Matlab环境下 ,将遗传算法同Simulink仿真技术有机融合 ,求解该优化模型 .该法能有效提高编程效率 ,所得优化解大大提高系统性能指标 .

长条形反射镜体轻量化结构的参数优化设计

提出了一种对长条形反射镜轻量化结构进行优化设计的方法。利用ANSYS软件建立反射镜体结构的参数化模型,将有关结构参数变量指定为优化设计变量,以反射镜体在地面重力作用下的镜面变形误差以及在承受发射过载时所产生的最大VonMises应力作为约束条件,结合有限元法对镜体轻量化结构的尺寸参数进行优化分析,得到了轻量化程度高,镜面变形误差完全满足设计要求的反射镜体。

三电平CLLC谐振型DC/DC变换器参数优化设计

针对直流配网高低压母线间互联的应用场景,双向三电平CLLC谐振型DC/DC变换器具有良好的应用前景。本文首先采用基波分析法对该变换器拓扑进行了简化和等效,并通过详细的理论推导研究了电路各参数对变换器增益以及软开关实现条件的影响。在此基础上提出了变换器各元件参数设计的完备的流程,并通过功能校验实现优化参数的目的。按照此设计和校验流程,基于PSCAD仿真平台搭建了双向三电平CLLC谐振型DC/DC变换器的模型,仿真结果表明该变换器不仅可以满足额定电压和额定功率的设计规格要求,还可以在从轻载到满载的全负载范围内实现软开关,且具有在负载变动时的良好的动态调节性能。本文的工作能够为双向三电平CLLC谐振型直流变换器的设计和应用提供扎实的理论依据。

基于遗传算法的天然气集输管网参数优化设计

天然气集输管网的参数优化设计模型,属于非线性离散化最优组合问题,且目标函数具有多峰性,往往存在局部极小点,遗传算法对处理此类工程设计问题具有较大的优越性。为此,以管道建设费用为目标函数,以管道的稳态分析、各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件,建立了天然气集输管网的参数优化设计模型。采用遗传方法求解,并给出了计算机软件算法框图。利用该算法可以提高全局收敛性,从而加快系统的求解速度,并由此得到问题的最优解,是一种可取的优化算法。