基于Kriging近似模型的某轿车前悬架不确定性优化

针对前悬架确定性优化没有考虑参数不确定性时存在的问题,提出了一种考虑不确定性因素的前悬架不确定性优化方法。应用ADAMS/Car建立了某轿车麦弗逊式前悬架模型,在ADAMS/In-sight中进行了悬架设计硬点参数的灵敏度分析,针对灵敏度较大的设计硬点参数和所考虑的不确定性量,建立了车轮定位参数在车轮跳动过程中的Kriging近似模型,简化了优化过程。针对该近似模型进行了动力学分析,运用经过改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和隔代遗传算法(IP-GA)进行了多目标不确定性优化求解。优化结果表明,该不确定性优化方法具有较高的有效性和精确性。与确定性优化结果的对比表明,不确定性优化具有更好的鲁棒性。

考虑公差的扭转动力吸振器不确定性优化设计

建立了带扭转动力吸振器的动力传动系统模型,考虑了动力传动系统与后桥的耦合作用,推导了带扭转动力吸振器的动力传动系统振动动力学方程;对扭转动力吸振器的影响进行研究,分析了加入扭转动力吸振器后动力传动系统自由振动和强迫振动性能的变化及其原因;将区间不确定性优化模型引入动力传动系统振动分析中,保证了不同制造条件和使用工况下扭转动力吸振器均能最大程度发挥其作用,且允许扭转动力吸振器参数存在宽松的设计公差。

基于区间方法的汽车乘员约束系统的不确定性优化

针对约束系统中一些参数因受制造和测量等因素影响而产生的不确定性,在用区间来描述不确定性的基础上,建立了汽车约束系统的不确定性优化模型,并应用基于序列线性规划的非线性区间数优化方法进行求解。将该方法用于某微型客车驾驶员侧约束系统的优化,与传统的确定性优化方法相比,该方法不仅能提升约束系统的防护性能,而且可提高其可靠性。

基于区间法的发动机曲轴不确定性优化研究

该文基于非线性区间数规划方法和区间分析方法,针对某型发动机曲轴的不确定性优化问题进行了研究。载荷中的不确定参数采用区间描述,极限工况下的最大等效应力作为目标函数且通过有限元方法求解。非线性区间数规划方法用以处理不确定目标函数,区间分析方法用以快速求解目标函数在每一个设计矢量下的区间,隔代映射遗传算法作为优化求解器。应用算例说明了该文算法的有效性。

汽车乘员约束系统多目标不确定性优化

计及乘员约束系统不确定性参数对乘员安全性的影响,在非线性区间数规划(NINP)和局部加密近似模型相结合的基础上提出一种乘员约束系统多目标不确定性优化方法。根据实车前碰撞试验结果对乘员约束系统的数值模型进行校正,并利用区间序关系将乘员约束系统不确定性优化问题转换为确定性优化问题;采用隔代映射遗传算法(IP-GA)和微型多目标遗传算法(μMOGA)来求解满足乘员约束系统防护性能的非支配解集。结果表明:该方法能获得考虑不确定性影响的乘员约束系统最佳匹配参数,从而确保汽车乘员的安全性,在汽车安全领域具有广泛的工程应用前景。

固体火箭发动机装药不确定性优化设计

介绍了不确定性优化设计思想和方法,考虑装药优化设计过程中推进剂性能参数不确定性,开展了固体火箭发动机装药不确定性优化设计研究。采用Powell方法和并行遗传算法组成的混合优化方法,提高了优化问题求解的效率和质量;采用Taylor级数一阶展开近似计算性能参数的均值和均方差,通过可靠性指数计算满足约束条件成功的概率。与确定性优化设计结果相比,不确定性优化设计结果更可靠、更稳健,为固体火箭发动机总体方案设计提供了更好的方法和手段。

装药几何参数不确定性优化设计

介绍了不确定性优化设计思想和方法,考虑药柱变形带来的装药几何参数不确定性,开展大长细比固体助推火箭发动机翼柱型装药几何参数不确定性优化设计研究。采用Powell方法和并行遗传算法组成的混合优化方法提高了优化问题求解的效率和质量,采用泰勒级数一阶展开近似计算性能参数的均值和标准差,通过可靠性指数计算约束条件成功的概率。与确定性优化设计结果相比,不确定性优化设计结果更可靠、更稳健。

油田开发规划多目标不确定性优化模型及其应用

随着油田驱替方式多样化、油藏类型复杂化,传统的开发规划编制技术无法实现对规划编制各个技术领域、多项措施工作量整体系统优化部署。通过分析油田开发的特性以及随机不确定因素的影响,以“措施工作量”为系统的决策变量,建立了产量目标概率最大化、最小化成本费用期望、最大化新增可采储量等多目标随机优化模型,并设计智能算法进行求解,对油田中长期发展作出优化部署,为油田开发决策提供技术支撑。

规模化养殖场沼气工程替代传统模式发电的GHG减排不确定性优化模型

根据沼气发电的现状与特点,运用整数规划和区间线性规划方法,以温室气体最大减排量为目标函数,构建一种基于不确定性方法的温室气体(GHG)减排优化模型.案例分析表明:在满足预投资、运行利润和技术要求等约束条件下,案例温室气体最大减排量为每年211 821.8～247 410.1t二氧化碳当量,比推荐方案提高了11.46%～30.19%.

尺寸公差的区间描述及不确定性优化

利用区间模型对尺寸公差进行描述,构建了一种基于尺寸公差的区间优化方法,实现了基本尺寸及其公差的同步优化。本方法以基本尺寸和公差为设计变量,以尺寸公差最大化为设计目标,以决策者对机械系统的性能要求及原问题的最严限制性条件为约束,建立区间优化模型。通过区间中点和区间右边界,将不确定性区间优化模型中的目标函数与约束进行确定性转换。有效解决了在机械系统给定性能水平及其固有约束条件下,求解关键零部件最优基本尺寸与最低成本尺寸公差的问题。该方法已被应用于数值算例及工程实例。

基于多维多项式混沌展开法的船舶不确定性优化设计

以船舶不确定性优化设计为对象,分析考虑多个随机变量对优化目标和约束的影响,提出一种基于多维多项式混沌展开法(PCE)的船舶不确定性优化设计,并将其应用于散货船工程优化实例中,保证船舶的稳健性和可靠性。

基于随机规划的火炮膛内发射性能不确定性优化

为了研究大口径火炮膛内发射性能的不确定性优化问题,编制了内弹道程序并嵌入ABAQUS有限元软件进行二次开发,构建了膛内发射动力学模型。综合考虑火炮内膛结构参数、弹丸结构参数与发射装药参数等不确定性因素,通过分布参数模拟其随机特性,利用BP神经网络建立了膛内发射动力学模型的代理模型。基于蒙特卡洛模拟得到不确定约束函数的概率分布,以内弹道性能指标构建概率约束函数,以起始扰动的均值与标准差构建不确定目标函数,建立膛内发射性能的随机不确定性优化模型。运用多目标遗传算法进行优化求解,获得了该问题的最优解与不确定参数的合理区间,证明了该方法的有效性。

基于不确定性优化理论的电网三级电压控制策略

电网运行时伴随的大量不确定信息,是电压控制优化困难的关键因素。针对参数获取与处理过程中状态结果偏差的不确定性问题,提出了混合区间两阶段随机优化模型,用以描述电网实际状态相对计算结果的偏差的随机性,并利用设置的随机变量的正态分布特性,量化计算各典型场景发生的概率;考虑网损大小和电压调节方向偏差,建立全场景概率量化的多目标优化控制模型;通过引入基于模糊集理论的模糊化处理,将多目标模型转变成最大满意度的目标优化模型,提出基于差分进化的改进QPSO算法来求解。最后,通过算例仿真分析验证了所提出的模型及算法的有效性。

内陆核电站多水源供水不确定性优化调度

内陆核电站单一水源供水不能满足其循环冷却用水的需要,以内陆核电站供水系统为研究对象,运用区间两阶段随机规划方法,建立多水源联合供水调度的优化模型。模型以供水系统成本最小为目标函数,引入区间数表示系统的不确定性。结合中国首座内陆核电站——桃花江核电站实际情况,对当地地表水、地下水、回用水等多种水源进行调度优化。优化结果显示最优供水模式应增加回用水水量,年用水最小成本为81亿～85亿元,可为内陆核电站取水水源的选取提供参考。

不确定性优化方法及应用

对不确定性优化方法进行研究并应用。建立悬臂梁结构优化模型和火箭发动机喷管型面优化模型,分别进行确定性优化与不确定性优化。优化过程中对悬臂梁结构采用蒙特卡洛仿真方法,对火箭发动机喷管型面进行了响应面近似。优化结果显示:不确定性优化确实得到了更加可行的设计结果。

含同类构件的多构件结构区间不确定性优化

在土木工程领域,工程结构往往为含同类构件的多构件结构。针对该类结构的区间不确定性优化模型无法直接转换为数值模型且计算量巨大的问题,本文提出了一种含同类构件的多构件结构区间不确定性优化方法,该方法结合基于数值转换的二阶区间泰勒展开公式与不确定目标函数与约束的转换方法,将区间不确定性优化模型转换为确定性优化模型,最后通过遗传算法求解。研究结果表明:六杆桁架内力计算误差由0.047~0.08减少到0.001~0.005,计算精度显著提高,在十杆桁架优化中,本文的方法与2层嵌套优化方法结果一致,且其遗传算法迭代时间仅为2层嵌套优化方法的1/30左右,证明对于小不确定性问题,该方法不存在区间扩张与缩减问题,同时计算精度高,计算量小。

考虑公差的真空灭弧室磁场不确定性优化设计

以12 kV/1250 A/31.5 kA真空灭弧室为研究对象,采用考虑公差设计的区间优化方法,建立灭弧室触头结构磁场特性的不确定性优化模型。以触头片开槽长度、斜槽深度、触头片开槽偏转角、触头杯座厚度为优化变量,采用区间描述设计参数的制备和测量误差,引入公差指标和区间可能度模型,将该不确定性优化模型转化为确定性优化模型。采用NSGA-Ⅱ算法,以极间中心面磁感应强度最大值和设计公差指标同时达到最大为优化目标,得到Pareto前沿非支配解集,求得最优设计参数,实现了考虑公差影响的灭弧室内部磁场优化设计。

林用无人机航迹非概率不确定性优化

无人机森林航迹规划中存在的不确定性因素对实际最优航迹的获得存在较大影响。本文利用非概率方法对飞行条件、爬升下降、机动性能等不确定因素进行量化并建立无人机不确定航迹规划模型,通过描述不确定性参数,采用区间差分进化算法对林用无人机航迹优化进行求解。在区间差分进化算法框架中,区间概率模型用于评估不确定性优化问题的区间约束,区间优先规则用于选择当前最优的解决方案以保留到下一个进化种群中,以提高算法的求解精度。研究表明:基于区间差分进化算法的林用无人机航迹规划模型相比于其它算法(遗传算法GA、粒子群PSO、差分进化算法DE)不仅能有效考虑不确定参数对最优路线的影响,同时拥有更好的鲁棒性,平均搜索路径更短,具有较高的优化效率。

基于区间分析的汽车声学包零件不确定性优化

为解决汽车声学包零件大批量生产时零件性能稳健性的问题,提出了一种基于区间分析的不确定性优化方法。该方法采用比奥(BIOT)理论和传递矩阵方法对声学包零件的吸隔声性能进行仿真,采用区间摄动理论对零件声学性能的不确定性进行分析,引入区间不确定性优化方法对零件的材料选择与结构设计参数进行优化设计。应用该方法对某车型内前围零件进行了分析与设计,结果表明,零件质量下降12.8%,同时系统的稳健性大幅度提升,插入损失最大波动由8 dB下降至5 dB。

飞行器总体不确定性建模与优化设计方法

针对考虑不确定性的飞行器总体设计迭代周期长、优化困难等问题,提出一种基于裕度量化解耦策略的飞行器总体不确定性建模与优化设计方法。首先采用主动学习策略开展基于优化加点Kriging的阈值不确定性分析,实现了不确定性裕度的高效求解。进而提出一种适用于飞行器总体设计的裕度量化解耦策略,将双层嵌套的不确定性优化问题解耦为确定性优化与不确定性分析过程顺序执行,高效给出满足概率约束的优化设计方案。该方法解决了传统解耦方法采用嵌入式算法而导致的工程应用困难的问题。通过非线性多约束数值案例以及滑翔飞行器工程案例,验证了该方法能够在保证精度的前提下,提高不确定性优化设计效率。