基于智能优化算法的高频变压器电磁结构优化设计

高频变压器(HFT)作为电力电子变换器等功率变换装备的核心部件,其优化设计是实现高功率密度、高效率和高可靠性的重要环节。为有效解决高频条件下显著的涡流效应和复杂紧凑的结构使变压器损耗难以准确计算、针对绝缘设计裕量不足的问题,本文提出计及高频效应和结构效应的电磁场建模方法,构建了高频变压器多目标协同优化设计方案。首先建立了低成本与高效率兼备的磁心损耗计算模型。其次,根据面积等效原理推导了考虑绕组结构效应的近似Dowell模型,实现绕组损耗的高精度计算。然后提出了考虑绕组端部效应和频率影响的漏感计算模型,减小漏感对于结构和频率的依赖性。在此基础上,采用一种新型多重绝缘结构,提高绕组间的绝缘耐压水平。最后,基于改进的非支配排序遗传算法(INSGA-Ⅱ)和自由参数扫描法建立了高频变压器的优化设计流程,根据筛选的最优设计方案研制了一台高频变压器样机。

基于遗传算法与DSM的产品结构分解聚类方法

产品结构的分解聚类在产品开发中有着重要的地位,在用设计结构矩阵(D es ign structure m atrix,DSM)对产品结构进行建模的基础上,通过遗传算法实现了产品结构分解聚类的智能化和分解聚类结果的最优化。在算法的设计过程中开发了一种对DSM进行二维编码的方法,并给出了在二维编码基础上的多点杂交和基本变异方法。在构造适应度函数时,综合考虑了DSM模型中各元素之间的联系、聚类的数目以及各聚类中元素的数目。最后以某摩托车发动机为例,用该算法实现了产品结构DSM模型的智能化分解聚类,验证了该算法的可行性。

基于改进的DSM耦合任务规划方法的研究

以工业机械手的系统设计为例,阐述了设计结构矩阵(design structure matrix,DSM)表达耦合任务信息的方法,通过对改进DSM优化算法的描述,完成了工业机械手系统设计任务的顺序规划,同时,应用合理的公式对优化后的DSM与原DSM矩阵复杂度进行了计算,结果表明:经过改进算法优化后的DSM比原DSM复杂度大大降低,表明耦合任务的规划使设计任务的流程更加清晰,耦合关系更加明确,达到了规划的目的。

协同设计中基于DSM过程重构的研究

将设计结构矩阵方法应用到复杂产品的协同设计开发过程中,通过分析设计行为之间的信息交互获得DSM的量化表达,利用图论中的强连通分支问题算法识别耦合活动集,并在此基础上根据DSM重构原则对DSM进行模块化的过程重构,同时对块内设计任务进行聚类、撕裂,获得协同设计开发过程中的优化重组,为复杂产品的设计开发提供了有效的解决方法,并通过实例说明了该方法的实用性。

基于DSM的产品开发过程资源优化算法

针对并行产品开发过程的特点,利用设计结构矩阵,提出了一种产品并行开发过程的资源调度与优化算法.首先本文建立了开发过程的 DSM 集合模型及时间与资源模型,在此基础上详细阐述了遗传算法结合启发式调度规则在过程资源优化中的实现.最后通过实例,说明了该算法对过程资源优化的有效性.

基于聚类算法的自动变速箱装配模块划分研究

自动变速箱可实现换挡变速功能,是车辆系统中传递动力的关键部件。由于其结构狭窄紧凑、零件数量繁多,导致装配复杂度大大增加。模块划分是产品模块化设计的关键步骤,可以将系统整体拆分形成若干个高内聚低耦合的模块,从而达到降低产品装配难度的目的。模糊C-均值聚类算法(FCM)是实现模块划分的传统方法,然而其对初值敏感,容易收敛到局部极值点。FCM与优化算法的结合有利于避免陷入局部最优解的情况,因此提出使用基于遗传模拟退火算法的FCM方法进行装配模块划分以获取自动变速箱模块的最佳划分方案。以重庆铁马变速箱有限公司的自动变速箱为例,使用所提方法对其进行装配模块划分,将所得模块划分结果与实际方案进行对比,证明了方法的准确性和有效性。

复杂装备数字孪生跨域高效协同建模平台与应用

随着装备朝着复杂化、集成化、智能化方向发展,如何快速准确构建高保真数字孪生模型是复杂装备智能运维的基础性工作与最大技术障碍。提出依靠设计结构矩阵(DSM矩阵)进行任务耦合度优化与智能分发的策略,实现复杂装备数字孪生多点建模全方位动态监管;基于DSM矩阵特点提出一种改进遗传算法,改进优化流程并提高任务处理速度;最后,开发基于Web的分布式协同建模平台,实现了丝杠试验台数字孪生实体模型的协同构建。试验结果表明:该试验台协同建模效率得到了显著提升,为复杂装备数字孪生模型快速构建提供了工程案例,为复杂装备智能运维提供了技术支撑。

改进遗传算法在房建深基坑支护结构设计中的应用

住宅楼工程施工中经常采用复杂双排灌注桩且一桩两用的方式设计基坑支护结构,但工程实践中基坑施工具有明显的不确定性,各方面因素共同作用下导致数据模拟数值和理想数值之间通常存在鲜明差异。为此,以张家口宇鑫小区二期项目为例,研究基于改进遗传算法在深基坑支护结构设计中的应用,通过构建模型时取桩体嵌入地面的深度和桩体弯矩作为约束条件并设置惩罚函数,明确模型建立中的约束问题,同时结合施工现场基坑断面处理图形结构,通过在基坑中设置钢板桩支护结构以约束基坑变形等问题,并采用高压旋喷桩等方式确保基坑支护结构的防渗防水效果。实验结果显示,改进遗传算法的应用能够有效提高地表沉降、桩体的水平位移和地表沉降与理想数值之间的契合性,大幅度提高数值模拟可信度。

基于DSM与信息熵的装备体系结构贡献率分析

针对装备体系构成复杂等特点,构建了基于设计结构矩阵(design structure matrix,DSM)和信息熵的装备体系结构贡献率评估模型。首先,基于“整体、动态、对抗”的思想,建立装备体系贡献率评估的动态—静态DSM评价模型;其次,以单一能力最小为粒度对作战过程进行分解,依据元活动序列对装备体系能力结构进行网络化建模;然后,采用信息熵方法计算装备能力灵敏度。以某航空作战装备体系为例,验证了本方法的可行性和合理性。

基于DSM的复杂产品多性能协同设计方法

首先分析了复杂产品多性能之间耦合因素的产生机制,将性能之间的关系分成耦合、独立和顺序型三种关系;然后采用DSM矩阵对多性能间的关系进行形式化描述,通过DSM矩阵优化重构以规划解耦流程;最后以多性能整体满意度为最优目标,并通过优化算法对产品多性能进行协同设计。

基于DSM的软件需求变更传播风险分析

需求变更是软件开发的重要风险来源。针对软件开发早期阶段,以需求变更的影响传播为视角对需求变更风险进行了讨论。从变更传播概率和变更影响概率两个维度定义了变更传播风险,构建了基于设计结构矩阵DSM的变更传播风险分析模型,对组件的变更传播风险进行了估算和比较,通过模型划分讨论了变更传播的影响方式。

基于密度算法和DSM的模块划分方法

针对产品模块化设计中模块划分的问题,考虑到实际过程中设计结构矩阵的多样性,提出一种基于密度算法和设计结构矩阵的模块划分方法,以设计结构矩阵描述零部件间的关联关系,通过n维空间的欧式距离判断各零部件间的联系强弱,利用密度可达原则进行零部件聚类。根据算法参数选用的不同获得不同划分结果,引用模块度准则判别最优的聚类结果作为最终的模块划分方案。最后以汽车起重机上车部分为例说明模块划分过程。

Study on DSM-based task planning of product cooperative development

The results of analyzing the managerial characteristics and complexity of product cooperative development suggest that task planning is an important aspect for process management of product cooperative development and the method for planning tasks should be able to model the dependency between tasks and iterations during the development process. In this paper, a DSM-based method and its corresponding optimization algorithms are developed. At first the coupled task sets and uncoupled task sets are identified, and the tasks are then optimized by the corresponding algorithms. The optimal tasks plan will reduce the development time and cost. Considering the practical requirements in real world, a Multilayer DSM is proposed, and its information communication techniques between DSM and traversing principle are described in details.

DSM-GA进度优化方法在石油工程设计中的应用研究

传统的工程项目进度管理方法不能很好地反映设计活动反复调整和耦合的特点,文章提出基于遗传算法的设计活动矩阵优化方法,弥补传统项目进度计划的缺陷,并将其应用于工程设计活动流程优化中,优化设计进度编制,减少设计循环范围,从而提高项目设计效率,达到缩短项目进度和周期的目的。并通过实例说明该方法的具体应用及其有效性。

锥-柱组合壳结构固有特性计算和优化设计

为解决工程中常见的锥-柱组合壳结构固有特性的快速计算和优化设计问题,本文通过采用改进状态向量的方法简化了基于唐纳尔壳模型的圆柱壳和圆锥壳结构的传递矩阵推导过程,利用连接处的力和位移匹配条件,建立了锥-柱组合壳结构传递关系,进而对锥-柱组合结构的固有振动特性进行了计算,计算结果与有限元法吻合良好。最后采用基于遗传算法的锥-柱组合壳结构优化设计方法,为更加复杂的组合壳结构动力学特性分析和优化设计奠定了理论和方法基础。实践表明:改进状态向量和转换矩阵的引入能够简化圆柱壳和圆锥壳的振动计算传递矩阵推导过程。

基于改进遗传算法的模块划分研究

模块划分是产品模块化设计的关键技术之一,基于模糊聚类的传统模块划分方法原理简单易操作,然而阈值的选取耗时较大,且产品零件数目较多时矩阵分割变换也极为复杂,而智能优化算法的应用则有助于改进传统模块划分方法的弊端。为了能够更加快速精准地完成模块划分操作,提出一种基于改进遗传算法的模块划分方法,在分析得到零部件设计结构矩阵和模块适应度函数的前提下,采用差值交叉和邻近变异的改进遗传算法搜索模块划分的最佳方案,在MATLAB中编程实现该算法并将其应用到变速器模块划分之中,经过多次优化计算及对比分析,优化结果相较于前有着更好的寻优精确度和更快的寻优速度,表明改进遗传算法在模块划分中的精确性和高效性。

基于设计结构矩阵的多领域协同设计

将矩阵方法应用到复杂产品的多领域协同设计中,在分析多领域协同设计耦合关系的基础上,用设计结构矩阵来描述多领域协同设计的工作流程,并通过设计结构矩阵的初始化和重构方法来解决多领域协同设计中的耦合问题,以缩短产品设计周期,降低开发成本。

基于设计结构矩阵的过程模型优化算法综述

设计结构矩阵是项目管理和调度的强有力工具,为了将它有效地应用于各领域的设计过程管理,对DSM的优化算法进行了分类,阐述了各类算法的基本原理和步骤,对各类算法的优缺点进行了分析比较。

改进遗传算法在建筑结构优化设计中的应用

针对标准遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、发生振荡、随机性太大等缺点,提出一种新的遗传算子转基因算子,用于对标准遗传算法的改进·这种转基因算子有效地利用了计算适应度的信息,很好地保护了最优个体,并能提高群体中个体的适应度·包含转基因算子的改进遗传算法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化设计问题,也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题·算例结果表明,改进遗传算法的收敛特性和优化设计结果远好于标准遗传算法,是一种理想的建筑结构优化设计方法·

基于设计结构矩阵理论的产品开发过程建模及仿真优化

为更好地刻画产品开发过程和流程优化,提出了基于设计结构矩阵理论的产品开发仿真模型,并据此模型设计流程优化算法。模型采用蒙特卡罗仿真方法模拟产品开发过程,用以估算产品开发时间、费用,以及按要求完工的概率。该仿真模型考虑了任务执行时间的不确定性和任务之间的顺序约束关系,同时还考虑了项目执行过程中的返工迭代和学习效应。在考虑顺序约束关系的条件下,利用遗传算法优化任务执行顺序。算例分析表明,该优化算法可以使项目的成功率提高17%。