Multi-objective Optimization Design of Wing Structure with the Model Management Framework

Evolutionary algorithm is time-consuming because of the large number of evolutions and much times of finite element analysis, when it is used to optimize the wing structure of a certain high altitude long endurance unmanned aviation vehicle（UAV）. In order to improve efficiency it is proposed to construct a model management framework to perform the multi-objective optimization design of wing structure. The sufficient accurate approximation models of objective and constraint functions in the wing structure optimization model are built when using the model management framework, therefore in the evolutionary algorithm a number of finite element analyses can he avoided and the satisfactory multi-objective optimization results of the wing structure of the high altitude long endurance UAV are obtained.

FH28-105型环形防喷器壳体力学性能分析与结构优化

以FH28-105型环形防喷器壳体为研究对象,结合其不同工况下的不同载荷特点,采用理论计算与有限元方法相结合,得到了壳体在静水试验压力和额定工作压力下的力学行为特性和应力情况,获得其危险部位,并对其进行强度设计评价。通过多目标优化,以减重为目标,同时兼顾壳体的强度以及校核标准,对环形防喷器壳体的结构尺寸进行优化。结果表明:初步设计的环形防喷器壳体强度满足要求,危险部位出现在壳体卡爪槽的圆弧倒角位置处以及壳体内腔下方的倒角过度处;环形防喷器最终优化方案满足强度要求,相比于原结构尺寸,质量和塑性应变的优化幅度最大,分别为19.7%、15.6%,其他目标均获得了不同程度的下降,实现了在保证壳体强度标准的条件下对壳体进行减重优化。

基于改进遗传算法的磁流变阻尼器多目标空间优化布置

为解决空间结构中阻尼器位置和数量优化问题,基于遗传算法提出一种新型编码方式——“A-B”型数字编码,实现了对阻尼器优化布置的精确定位.推导了磁流变阻尼器(MRD)附加刚度和附加阻尼矩阵,采取H2范数优化控制理论、代间比较权重等理论提出了改进遗传算法,并采用MATLAB软件开发了多目标空间优化布置改进遗传算法程序.以10层钢筋混凝土框剪偏心结构为例,依据规范选取7条地震波作为动力时程输入,对优化方案及3种工况下结构位移、加速度、扭转控制进行计算,并分析了不同减震指标随MRD数量变化的发展趋势.结果表明:优化目标函数值随进化代数迅速收敛;4种工况中优化方案控制效果最佳,顶层88号节点X、Y向减震率分别达39.45%、32.68%,结构扭转得到有效控制.算例表明了改进遗传算法的有效性,实现了对空间结构阻尼器布置的精确定位,且结构得到最优控制.

基于星载气象雷达的非线性调频信号优化设计

随着天气观测、研究和规划的进展,气象雷达技术的开发工作取得了重大进展。脉冲压缩使新一代低成本、紧凑型星载天气雷达系统成为可能。为了抑制脉压带来的距离旁瓣,目标探测雷达通常采用基于幅度调制和失配滤波的方法,但由于其存在主瓣扩展和功率损失等缺点,不适用于气象观测。非线性调频(NLFM)信号可以调整其功率谱密度,在明显不降低信噪比的情况下提供较低的旁瓣输出。本文设计了一种新的波形优化框架。该框架通过多目标粒子群优化算法(MOPOS)构造了一种针对气象粒子目标的非线性调频(NLFM)脉冲压缩波形,实现了极低的距离旁瓣电平和较高的多普勒容限,可以显著地缓解非常有限的卫星峰值功率的限制和卫星平台运动导致的多普勒对系统影响。仿真实验结果表明:改进的非线性调频波形具有良好的性能。

火力分配多目标规划模型的改进MOPSO算法

提出一种改进的多目标粒子群优化算法(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法,通过化解约束条件、修改速度和位置更新等使该算法适于求解火力分配多目标规划模型。最终求解的非劣解集构成Pareto前沿,体现增加火力单元数量对射击效能的影响,决策者可按照意图从中选取最终解。不考虑多目标规划模型中的属性目标,对敌毁伤概率随迭代步数演变与单目标函数相比,收敛性能相同,最大值相近,验证了所提算法的有效性。

两栖机器人轮桨腿驱动机构多目标优化设计

提出了一种既能够在陆地上爬行,又能够在一定深度的水下浮游和在海底爬行的新概念轮桨腿一体化两栖机器人;多运动模式和复合移动机构是该机器人的突出特点.分析了轮桨腿复合式驱动机构的运动机理,并采用多目标优化设计理论和算法,对驱动机构的爬行性能和浮游特性进行了综合优化,得到了两栖机器人驱动机构的结构优化参数.虚拟样机的仿真结果证明了该轮桨腿一体化两栖机器人驱动机构的综合运动性能良好,对非结构环境具有一定的适应能力.

基于响应面法的汽车覆盖件充液成形工艺参数多目标优化

选取比亚迪S6车型后备箱门内板件为研究对象,以基于成形极限图的判定依据作为优化目标函数;通过田口试验设计选定的充液成形中的显著工艺参数为优化变量,采用中心复合试验设计构建响应面模型,运用改进型遗传算法对模型寻优,获得汽车覆盖件冲液成形最优的工艺参数。最后,按照优化的工艺参数进行数字模拟,并利用充液成形局部冲压复合工艺,成功制成后备箱门内板件,验证了该优化流程的正确性。

三维变弯度机翼前缘柔性蒙皮优化设计

光滑连续变弯度机翼前缘具有降低噪声和提升气动效率的优势.该文在二维翼型柔性蒙皮设计方法的基础上,提出了一种面向后掠机翼变弯度前缘柔性蒙皮的设计方法,其主要改进在于沿翼展方向对多个翼型进行同步优化、对目标函数进行修正从而解决了畸形变形问题,对现有带精英策略非支配排序遗传算法(NSGA⁃Ⅱ)进行修改以适应三维蒙皮的多目标优化求解.研究表明,与现有设计方法相比,该方法可使柔性蒙皮的变形精度提高27%,实现其在下垂状态下的高精度外形.

改进粒子群算法在多目标物流选址中的应用

考虑到物流选址规划对系统运营的影响,以物流运营成本最小及服务满意度最大为目标,构建工厂-物流中心-分销商三级物流选址规划模型.为了避免粒子群算法容易早熟和容易落入局部最优的缺陷,引入合作学习思想,针对多目标选址规划问题,用多目标合作粒子群算法(MCPSO)求多目标离散型物流选址规划模型的Pareto解.通过对实例进行仿真模拟,求解模型的选址-分派方案,并结合灵敏度分析,证明所提出算法的有效性.

基于多目标粒子群优化算法的汽车造型设计决策模型

为降低主观性和个体决策差异对汽车造型设计方案决策的影响,提出一种基于多目标粒子群优化算法的汽车造型设计决策模型,该模型通过限定汽车造型设计决策约束空间、决策变量的数量等因素,利用多目标粒子群优化算法对设计方案进行多目标决策,并采用层级分析法选取汽车造型设计最终(优)方案,将汽车造型设计决策问题映射到数学模型,来完成对整个汽车造型设计方案决策过程的模拟,引导汽车设计师有条理地进行创新设计,并辅助决策者各轮次的方案评价。以某紧凑型SUV汽车造型方案的设计决策为例验证了模型的可行性和合理性。

基于LES-FE-SEA混合方法的车内湍流噪声数值预测与控制研究

为预测和降低某型轿车的噪声,将LES-FE-SEA混合模型仿真技术引入至车内气动噪声预测中,并将计算结果与传统计算方法和实车道路试验结果进行对比。结果表明,混合模型在预测20~100Hz低频区域噪声时能准确捕捉到响应峰值,与试验结果有少许偏差,计算精度稍低于FE模型,但从100Hz起预测精度开始提高,特别是在200~500Hz的中频区域,混合模型预测精度最高,与试验结果基本吻合,500Hz以后的高频区域预测结果也与试验结果吻合较好。利用混合模型分析各子系统对汽车乘员室声腔的噪声贡献量的结果,确定须要安放吸声材料的部位为顶棚与左右侧围,并选用汽车常用的4种吸声材料。以4层吸声材料厚度为设计变量,降噪幅度、效率和材料性价比等为优化目标,创建Kriging近似模型,采用非支配排序遗传算法进行优化,得到各层材料的理想厚度组合。结果表明,与原材料厚度组合相比,优化后,驾驶员耳旁噪声声压级降低幅度提高了3.15%,降噪效率提升了5.05%,同时吸声材料成本降低了23.42%。

基于QoS多目标优化的Web服务组合方法

为了确保在服务组合中获得Pareto最优解集,把服务组合建模为多个服务质量属性同时优化的多目标优化问题,提出了一种依据服务质量属性类型的通用预处理方法,采用多个信息素表和单个启发式信息表的多目标蚁群算法,蚂蚁随机选择一种信息素表建构可行解,每个蚁群周期完成后所有信息素都会蒸发,但每个优化函数只有一个最优解获得信息素增加,经过多过蚁群周期后即可解获得最优解集。实验结果表明,该方法可为Web服务组合提供一种很好的优化方案,具有很高的准确率。

计及风险系数的含风电场电力系统多目标动态优化调度

随着风电并网容量的不断增加,传统的确定性优化调度方法已难以满足电力系统安全运行要求。本文建立了计及风险系数的含风电场电力系统多目标动态优化调度模型,模型包括风险系数、燃料成本及污染排放量最小3个目标,将风电场出力及负荷的不确定性纳入模型综合考虑。为了对模型中的随机变量进行处理,引入概率性序列理论,并对其运算空间进行扩展,然后提出了一种改进的多目标教与学优化算法对模型进行求解。含风电场的10机系统算例验证了本文模型及算法的可行性和有效性。

基于WinSRFR的畦灌灌水技术参数的多目标模糊优化

为了改善畦灌的灌水效果,以汾东灌区北长寿的灌水试验为背景,基于Win SRFR软件模拟灌水质量的可靠性,以畦田长度L、单宽流量q和灌水时间t为灌水技术参数变量,分析其对灌水效果的影响,并通过Matlab进行了多元回归分析,建立了包括灌水效率Ea、储水效率Es和灌水均匀度Du在内的多目标优化模型。针对该模型存在的模糊性,将模型的目标函数模糊化,对该模型的优化求解进行了研究。根据模糊求解所获得的最优技术参数组合,利用Win SRFR软件模拟,对优化结果进行了分析。结果表明,该优化组合可以有效改善畦灌灌水效果,其优化求解方法可以合理优化灌水技术参数。

考虑风电消纳能力单目标及多目标模糊机组组合模型及应用

从机组经济调度优化的角度入手,研究了风电消纳的合理应对方式。为使机组组合安排能在消纳更多风电的同时兼顾电力系统运行的安全、可靠性准则,并满足一定的经济性,分别以弃风电量、机组运行费用和机组运行风险度三方面为优化目标建立了机组组合的优化模型及这三者共同的多目标优化模型。利用粒子群算法及模糊多目标优化方法对模型进行求解,并将上述模型和算法应用于某10机算例的计算中。分析结果表明,该建模思路能为风电的有效接纳提供有益的指导。

基于疲劳寿命的旋翼气动弹性多目标优化研究

基于Hamilton原理基础上推导了旋翼桨叶有限元动力学模型和疲劳寿命计算模型。以动力学特性的固有频率,自转惯量为约束,以剖面特性参数的挥、摆、扭刚度及桨叶线性密度为设计变量,进行最小质量及最大疲劳寿命的多目标优化。采用满足溢出分析的优化算法(Satisficing Trade-off Analysis)。结果在满足各约束条件下,实现旋翼桨叶质量减少7.27%,疲劳寿命循环次数由3.98×108次～4.73×108次,寿命提高了18.7%,优化效果明显。

基于改进UKFNN和NSGA-Ⅱ的工业过程决策参数稳健优化

针对工业生产过程建模误差的不确定性和最优决策参数的执行误差的不确定性,提出采用改进无迹卡尔曼神经网络(unscented Kalman filter artificial neural network,UKFNN)动态建模保证建模精度;采用改进非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)稳健优化设计最优决策参数保证执行效果,得到稳定最优输出。采用只需对输入/输出数据进行计算即可得到不可测的未知噪声统计信息的样本有效噪声估计(gamma test,GT)来计算观测噪声统计值,保证UKFNN的建模精度;再采用改进选择算子和交叉算子的NSGA-Ⅱ对工业过程进行稳健优化,得到能够保证系统稳健最优输出的决策参数。最后采用笔者的建模优化方案对氢氰酸生产过程进行实验研究,有效提高了氢氰酸转换率,为噪声不确定工业过程的建模优化提供了一条可行途径。

“五品联动”工程管理模式的创新与实践

我国铁矿资源储量总体上都是贫矿,资源利用水平低。鞍钢集团矿业公司(鞍钢矿业)在工程哲学指导下,在现有技术集成和创新的基础上,创建了"五品联动"工程管理模式。将包含地质工程、采矿工程、配矿工程、选矿工程、冶炼工程在内的矿冶工程看作一个整体,统筹考虑地质品位、采矿品位、入选品位、精矿品位和入炉品位5种品位,以矿冶工程的总成本为目标,集成优化。"五品联动"模式的提出和应用,解决了贫铁矿利用难题,为实施"自给为主"的资源战略提供了支撑。

基于iSIGHT集成技术的某重卡双轴转向机构多目标优化

针对东风某重卡汽车在使用中存在的轮胎异常磨损问题,利用ADAMS/View对双轴转向机构进行建模与运动学仿真。基于多学科设计优化(MDO)软件i SIGHT,实现ADAMS/View运动学仿真集成,并建立机构优化分析流程。采用正交数组DOE分析法和NSGA-II遗传算法实现了该双轴转向机构的多目标优化。优化结果表明:优化后各车轮转角误差大大减小,有效解决了车轮异常磨损问题。

国内拱坝优化的研究现状及动态

拱坝优化是优化方法在水利水电工程上最有效的应用之一.近年来,拱坝优化方法得到迅速发展,受到国内外水利水电工作者的高度重视.简要介绍了拱坝优化法的应用现状和发展动态,评价了拱坝优化的最新研究成果,归结出拱坝优化的优点及目前尚待解决的问题,最后指出拱坝优化在工程应用中的发展前景.