基于MOPSO的加工中心关键移动部件多目标质量匹配优化

加工中心移动部件质量对整机动态特性、加工精度及能量损耗等至关重要。提出以加工中心移动部件为研究对象,探究其质量与整机动态特性间的联系,并基于多目标粒子群优化算法(multi-objective parti-cle swarm optimization,MOPSO)获得移动部件质量的最优配置。首先,建立加工中心参数化三维模型;其次,结合试验设计和最小二乘法,建立床身质量m_(1),立柱质量m_(2)及工作台质量m_(3)与整机前三阶固有频率f_(1)、f_(2)、f_(3)间的高精度响应面模型;接着,基于Matlab平台编写多目标粒子群优化算法,以整机前三阶固有频率f_(1)、f_(2)、f_(3)作为优化目标,获得各移动部件质量最佳Pareto解;最后,以优化后移动件质量为依据,对其进行二次设计,为整机方案设计提供指导。结果表明:经质量匹配优化后,在整机移动部件总质量降低了20.34%的前提下,整机第一阶固有频率提高了45.58%,第二阶固有频率提高了21.43%,最大响应振幅降低了69.91%。

机车柴油机极低摩擦环境构建及应用

机械摩擦副的摩擦磨损是影响设备运行状况、使用效率、服役寿命、能源利用率以及排放物水平的重要因素。提出金属表面自适应增材强化技术工程概念,可以实现机车柴油机金属摩擦副表面极低摩擦状态的在线自适应构建。将功能材料在线介入摩擦接触区域,借助摩擦能量激发功能材料与运动副界面交互作用,通过摩擦化学反应、物理削峰填谷及机械抛光效应,实现摩擦副接触表面的强化改性和自适应增材,自动补偿磨损超差,动态优化配副间隙,靶向修复磨损区域,在固液多元复合润滑状态下实现表面磨损和增材补偿的动态平衡,构建运动副间极低摩擦、极小磨损的运行状态。在机车柴油机中应用表明,金属表面自适应增材强化技术改变了摩擦副间的跑和方式和运动副间摩擦匹配性,可明显降低摩擦副的摩擦磨损、提高设备运行效率、降低设备全寿命周期能耗和运维成本,降本增效、节能减排效果良好。

光学自由曲面误差评定中匹配方法的研究

研究了光学自由曲面轮廓误差评定中被测曲面和设计曲面的匹配方法。在曲面中心重合和近似法矢重合的基础上,提出了五点预定位法,即先定义曲面中心,然后利用搜索的方法得到相互间距离最大的4个角点,通过这5个点的匹配实现曲面的预定位。在精调整中,提出了二次优化方法,即综合运用最小二乘法和最小条件原则进行曲面的高精度匹配,并进行了仿真实验。实验结果表明,匹配精度可达纳米级。最后通过一个非球面实测实验,证明了算法的有效性。

基于区域分割的三维自由曲面相似性评价算法

为了在工程应用中检索已有的三维CAD模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于曲面分割技术的CAD自由曲面相似性评价算法.依据曲面的曲率将自由曲面分割成具有相对固定曲率特征的不同区域;对每个分割得到的区域用一个7维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个自由曲面形状特征即可通过各分割区域所对应的7维向量组成的向量组表达;将该向量组作为自由曲面的形状描述子,2个自由曲面的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达.在评价2个曲面形状描述子的相似性时,将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,2个形状描述子所对应的2组属性节点可看成是一个二分图,2组属性节点间相应节点距离看成是二分图的权值,并利用赋权二分图最优匹配的算法求出2组属性节点的相似性,实现2个自由曲面之间的相似性评价.实验结果表明,该算法是有效、可行的.

轿车侧面安全气囊匹配设计与优化研究

引入变量筛选技术和2阶响应面法以进行轿车侧撞安全气囊匹配设计的研究。整个匹配设计和优化过程包括:建立整车有限元模型及验证,耦合侧撞安全气囊模型,筛选匹配敏感变量和响应面法优化等。最终对以肋骨变形指标为依据而筛选出的影响侧气囊保护效能的两个敏感变量,即侧撞安全气囊的安装高度和与人体的距离,进行设计优化,结果使肋骨变形指标降低了23.1%。

基于响应面法的高强化柴油机燃烧系统多参数多目标优化匹配研究

通过引入一种新的优化方法———响应面法,对高强化柴油机燃烧系统进行多参数多目标优化匹配研究。基于有限数量的CFD三维仿真结果,构建了以燃烧室喉口半径、涡流比和喷孔数为输入参数及功率和最高燃烧压力为输出结果的响应面函数,并通过其进行各参数对性能影响的显著性检验和降维分析。基于所得响应面函数进行多参数全局寻优,得到3种具有不同特点的优化方案并与原方案进行缸内微观过程的对比分析。研究结果表明:对于所研究的机型,在喷油压力及喷孔流通面积恒定的情况下,燃烧室喉口半径与喷孔数的匹配和燃烧室喉口半径与涡流比的匹配分别是对功率和最高燃烧压力的主要影响因素;随着喷孔数的增加,功率对涡流比和燃烧室喉口半径的敏感程度逐渐减小,最高燃烧压力对燃烧室喉口半径的敏感程度逐渐增加;在所得的3种优化方案中,10孔和8孔方案可分别单独显著改善功率和最高燃烧压力指标,9孔方案可同时小幅度改善功率和最高燃烧压力指标。

基于响应面模型的汽车传动系参数多目标优化

为提高某重型汽车的动力性和经济性,对其传动系参数进行了多目标优化。利用CRUISE软件建立了该车型的仿真模型。为提高优化速度,建立了CRUISE仿真模型的响应面模型作为优化时的代理模型。利用Matlab遗传算法工具箱对代理模型进行了优化。将优化所得PARETO最优解集回代到CRUISE仿真模型,根据CRUISE计算的目标函数值对所得PARETO最优解集进行修正。修正后可作为CRUISE模型的PARETO最优解。结果表明:采用的优化方法不仅降低了优化时间,而且可为设计人员提供更大的选择空间。

三维人脑计算机图谱表面重建的层间轮廓线插值

本文针对三维人脑计算机图谱问题 ,采用线性插值算法 ,给出了一种可用于序列图象的高精度表面重建的层间轮廓线插值方法 .该方法不仅对一般问题的效果良好 ,而且成功地解决了弹性插值中不能解决的示例 .对一系列数据的实验结果表明 ,它是一种可行的层间轮廓线插值方法 。

某型涡轮叶片型面匹配优化设计

介绍了自主搭建的涡轮三维优化设计平台,基于该设计平台,将型面匹配设计理论用于指导某高压涡轮优化。优化实例结果显示:某高压涡轮导叶等熵效率从93.88%提高到94.94%,局部区域流动情况得到较大改善,型面匹配更加合理。这表明所提出的设计平台和设计思想是可行的,具有工程应用价值。

超声铸造工具杆端面优化设计及模态分析

基于原工具杆,根据Snell定律,综合考虑半连铸时的金属液穴形状、声强度分布及声能利用率,对其端面进行优化,研究并设计了一种新的适合铝合金超声铸造的工具杆,利用有限元方法,采用MSC.Marc软件分析工具杆的共振模态。对比优化前后工具杆的纵向振动频率,发现两者几乎相等,从而验证了设计的准确性,满足匹配要求。优化后的工具杆可以和原振动系统匹配使用,且符合半连铸工况,工作性能良好。

换热器两侧表面最佳匹配的一般化推导

从换热器的传热方程和投资费用方程出发,在各种不同给定条件下,采用函数求极导出换热器两侧换热表面的最佳匹配准则关系式.在考虑投资费用前提下两侧换热表面的选择应遵循的不等效匹配原则.此外。

可重构智能表面辅助无线通信的用户分配

可重构智能表面(RIS)是一种成本效益高的解决方案,可通过大量低成本的无源反射元件,提高无线通信系统的能源效益。在远场情况时,许多工作都是假设以RIS的中心作为反射点为前提展开研究。对于多用户的远场情况而言,用户位置不同会增加基站(BS)的功耗。该文以BS发射功率为代价矩阵,利用Kuhn-Munkres(KM)算法将用户与RIS单元进行匹配。该用户匹配方法在接收信噪比约束下,可以减少BS的发射功率。仿真结果表明,该文所采用的用户与RIS单元匹配方法与随机RIS单元相比,最多可以减少1%的BS功耗。

自由曲面产品反向工程中最优匹配的应用研究

剖析了自由曲面产品反向工程中各环节的精度检测和误差分析需求 ,以及反向建模过程中的多视图数据拼合 ,阐明了基于最小二乘法实现自由曲面最优匹配的重要应用价值。概述了迭代最近点 (ICP)算法及其实现最优匹配的几个关键问题。

无对应点三维表面重建的全局优化算法

一、三维平面重建问题陈述图1是成象系统,包括一对焦距f=1的照相机。两坐标系间的关系是 (X_R,Y_R,Z_R)=(X_L-b,Y_L,Z_L)。三维点(X_L,Y_L,Z_L)在左、右图象平面的投影分别是 (x_L,y_L)=(X_L/Z_L,Y_L/Z_L) (x_R,y_R)=(X_R/Z_R,Y_R/Z_R) =((Z_L-b)/Z_L,Y_L/Z_L) (1)则水平和垂直方向的差异场分别是δ_x=x_L-x_R=b/Z_L; δ_y=y_L-y_R=0 (2) 图1 平行轴立体成象系统假设三维点位于平面Z=Z_0+PX+QY上。

非圆曲面工件相切磨削的脉冲分布及频率匹配最优化设计

对非圆曲面特殊工件外廓相切磨削的脉冲分布及三种进给动作对应脉冲的最优化频率匹配进行了研究。首先建立了特殊工件相切磨削的数学分析模型,确立了加工分段。然后求取了进给过程中x向平移、y向平移及rotz旋转所对应的脉冲数分布。最后对这三种进给动作对应脉冲的频率最优化匹配进行了设计,使得工件在保证加工精度的前提下加工时间最短,并对方案的加工误差进行了分析。程序运行结果表明了分析模型及脉冲匹配控制方案的正确性。

用微元分析法进行换热器表面匹配的优化

以换热器传热量不变下投资费用最小为目标函数，对传热方程和投资费用方程中各变量进行微元分析，导出了换热器两侧换热表面的最佳匹配关系．

同心双管水力喷射泵在井丛场优化配套与应用

针对大港油田井丛场平台式布井模式,结合疏松砂岩油藏油井砂卡砂埋突出问题,以及油田绿色矿山建设对井丛场安全环保、视觉形象等方面的要求,优化配套应用了同心双管水力喷射泵无杆采油技术,并结合井丛场布井形式,对井筒及地面工艺进行集成优化配套,实现井丛场整建整投,取得了降本增效的实施效果,为大港油田疏松砂岩油藏井丛场高效开发和复杂井况油井的工艺配套提供了有效技术途径。

嵌入式轨道槽内结构刚度匹配及拓扑优化研究

双层嵌入式轨道不但具有单层嵌入式轨道的优点,还能更好适应轨道结构在不同方向上的力学性能要求。但相对于单层嵌入式轨道,双层嵌入式轨道的结构和力学性能都发生改变,应重新对填充材料和槽内结构进行优化设计。基于规定的轨道刚度和减少填充材料使用的要求,通过响应面法和拓扑优化对双层嵌入式轨道进行优化设计。研究结果表明:上层与下层填充材料的弹性模量分别选为20 MPa和1.6 MPa可以很好匹配适宜的轨道刚度。在保证轨道力学性能的前提下,建议采用减少30%填充材料的拓扑优化截面形式,可以尽可能节省成本。

一种基于无人机序列图像的地形地貌三维快速重建方法

提出了一种基于无人机序列图像的地形地貌三维重建方法,该方法采用Harris特征点和SIFT特征向量来提取图像特征,实现图像配准;采用准透视投影模型和因子化方法对未标定的图像序列进行自动标定;通过高效次优解三角化方法获取三维点云坐标;通过准稠密化扩散算法对三维点云进行稠密化;采用捆绑调整算法提高了空间三维点云的精度;采用Possion表面重建方法对三维点云进行了网格化处理。本文为无人机序列图像的应用提供了一个新的思路,拓展了无人机的应用空间。

基于Dixon优化算法的双频匹配网络设计

为了解决高频地波雷达(high frequency surface wave radar,HFSWR)双频发射天线因小型化造成的阻抗不匹配问题,设计了一款适用于双频发射天线的匹配网络。基于所设计的匹配网络的拓扑结构,推导了反射系数关于网络元件参数的表达式,并以此构造目标函数,将网络中各元件参数作为优化变量,利用Dixon优化算法得到了网络中各元件的参数值。仿真与实测结果均表明,所设计的匹配网络能够同时实现双频的阻抗匹配,并能够满足带宽大于60 kHz的设计要求,而且该匹配网络元器件数目少,能够减少匹配网络带来的损耗。在双频匹配网络的基础上进行扩展,得到的三频匹配网络具有较好的匹配效果。并且得到的雷达回波谱质量良好,说明本文方法在实现多频发射天线同时匹配方面具有可行性和有效性,能够满足工程需求。