基于改进FAHP的抑爆球注塑成型质量多目标优化

基于最优拉丁超立方对抑爆球注塑工艺参数在变量范围内抽样并仿真分析,选用预测结果与仿真结果基本一致的RBF代理模型作为多目标优化设计的代理模型。通过主效应分析发现,抑爆球体积收缩率和末端填充压力变化存在矛盾性。基于MIGA算法,以最小体积收缩率、末端填充压力和生产周期作为优化目标,完成多目标优化设计。提出一种解决多目标优化综合权重分配的改进FAHP方法,并且,得到注塑工艺参数优化权重分配,使目标优化效果显著提升。利用帕累托最优解得到最佳工艺参数组合并仿真求出最小体积收缩率为6.616%,最小末端填充压力为74.18 MPa,最短生产周期为17.04 s,分别减少了7.8%、7%和13.2%,并且,通过试验得到验证。

基于MIGA的结构模型修正及其应用

为了寻找到优化域内的全局最优解,获得更准确的结构有限元模型,提出将多岛遗传算法(MIGA)应用到模型修正中,以响应面替代模型简化有限元计算分析,以有限元理论分析模态与结构实测模态残差为目标优化函数。在参数灵敏度分析的基础上,建立桥梁结构动力响应、单元弹性模量、密度以及截面面积的优化数学模型,采用MIGA作为优化策略,对桥梁结构进行了动力测试和模型修正。结果表明,模型修正效果良好,可真实反映结构的动力学特性,证明了该方法的有效性和可行性。

泵站正向进水结构流场特性多目标优化研究

为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)和多岛遗传算法(MIGA)构建PSO-BPNN-MIGA耦合优化模型,通过Realizable k-ε湍流模型耦合考虑相间滑移的Mixture多相流模型对最优方案进行模拟。由耦合优化模型得到的最优设计方案(OPT)为:扩散角θ=26.30°、总宽度B=26.46 m、底部纵坡i=1∶2.3、悬空高度C=1.05 m、淹没深度h_(s)=1.38 m、后壁距T=0.57 m;OPT方案评价指标预测值和计算值的偏差率均在10.00%以内;OPT方案下泵站进水结构内未出现明显旋涡回流区,泥沙淤积强度和淤积范围明显减少、水流流速较小、流线较为均匀。优化模型在泵站原型进水结构协调优化中较为可靠,可实现参数区间内的全局连续寻优,所得最优方案整体优化效果较好。本文提出的研究思路与方法可为类似泵站工程设计参数耦合协同优化提供参考方法借鉴。

基于RBF神经网络和MIGA的液压锥阀降噪研究

液压锥阀在气液两相流状态下工作时会产生剧烈的噪声,严重影响锥阀的工作性能及其工作环境,针对这一问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络和多岛遗传算法(MIGA)的方法,对液压锥阀的结构参数进行了优化。首先,采用有限元软件分析了影响锥阀流场及声场的结构参数;然后,以阀芯半锥角角度、喉部长度和阀芯入口角度这3个参数为优化变量,以加权平均噪声最小和加权最大噪声最小为优化目标,通过最优拉丁超立方设计方法确定了样本数据;最后,采用了RBF神经网络方法,建立了锥阀结构参数与噪声关系的近似模型,利用多岛遗传算法对近似模型进行了优化;根据得到的最优参数建立了锥阀优化模型,并进行了声学特性分析。研究结果表明:与原模型相比,优化模型的平均噪声降低23.846 dB,最大噪声降低5.092 dB;该结果验证了基于RBF神经网络和MIGA优化方法的有效性,可为液压锥阀的进一步降噪研究提供理论支持。

履带式工程车机械液压差速转向装置参数设计

机械液压差速转向装置作为一种双功率流转向装置,其参数设计是一个非线性、多目标和多参数优化问题。在对履带式工程车参数设计、目标评价和约束条件理论分析的基础上,提出了一种基于多岛遗传算法(Multi Island Genetic Algorithm, MIGA)和序列二次规划(Sequential Quadratic Programming, SQP)法的组合优化方法。根据组合优化的思想,对履带式工程车机械液压差速转向装置参数进行全局寻优,结合实例样车设计需要,将机械液压差速转向装置参数进行优化,优化后的参数可满足设计需要,表明所给出的组合优化方法可用于工程车机械液压差速转向装置参数设计。

基于多岛遗传算法的连续体结构拓扑优化

为了能够更好的在优化域中寻找全局最优解,将多岛遗传算法(MIGA)应用到连续体结构拓扑优化中,以二进制编码映射离散化后优化域中的单元,采用有限单元法进行适应度的求解,并将结构中连通域的个数作为约束条件加入到适应度计算中,对典型算例进行了优化设计。

基于多岛遗传算法的振动控制传感器优化配置

以结构振动系统的存留能量指标作为目标优化函数,建立了振动主动控制系统的传感器和作动器位置、数量、每片的长度以及控制增益的优化配置数学模型。采用了多岛遗传算法作为优化策略,并以悬臂梁作为算例。试验结果表明,振动控制效果非常明显,证明了该方法的正确性和可行性。

基于多岛遗传算法的铰接车轮边减速器优化设计

以轮边减速器的体积最小最为目标函数,建立了轮边减速器的优化数学模型。采用多岛遗传算法作为优化策略,并以铰接车轮边减速器作为算例。结果表明,此方法能够获得更好的结构最优解,有效的降低了轮边减速器的外形尺寸,证明了该方法的正确性和可行性,具有重要的理论价值和实际工程意义。

碳化硅反射镜轻量化结构的改进与优化

为了提高碳化硅反射镜的成像质量,针对反射镜传统的轻量化结构提出了改进形式及相应的优化方法.提出轻量化反射镜的变筋厚设计方案,分别基于几何位置与传力路径对轻量化筋进行分组,成像质量与传统结构相比明显提高,指出具有不同拓扑关系的轻量化筋在增强镜体刚度的过程中所起到的作用不同.对反射镜背部的筋板结构进行修剪,改善了远离支撑孔处面形的局部塌陷.针对改进后的反射镜建立集成优化模型,使用多岛遗传算法确定了反射镜中各结构参量的最佳组合.仿真结果表明,基于传力路径的分组改进方案经优化后的性能相比传统结构经优化所得的结果,面形准确度提高了33.2%,重量下降了11.7%.

基于多岛遗传算法的橡胶浮置板弹性的优化

为研究橡胶弹性对橡胶浮置板轨道减振效果的影响,通过多岛遗传算法耦合Abaqus的自编程序,以《浮置板轨道技术规范(CJJ\T191-2012)》为依据,优化分析橡胶浮置板轨道的减振效果(优化变量为橡胶弹性),得出(1)橡胶浮置板轨道的橡胶弹性和减振效果指标不存在线性关系(即减小橡胶弹性,并不一定能得到最好的减振效果)。对于实际工程问题,建议通过优化方法,进行全局优化分析。(2)对于给出的橡胶弹性变化范围,当橡胶弹性模量取6.44×108N/m2时,橡胶浮置板轨道能够得到最好的减振效果。和现有某种橡胶浮置板轨道减振效果相比,优化后的橡胶浮置板轨道减振效果提升2.7 d B。

多岛遗传算法的铰接车差速器优化设计

以差速器的体积最小为目标函数,建立了差速器的优化数学模型。采用多岛遗传算法作为优化策略,并以铰接车差速器作为算例。结果表明,此方法能够获得更好的结构最优解,有效地降低了差速器的外形尺寸,验证了该方法的正确性和可行性,具有重要的理论价值和实际工程意义。

基于Kriging代理模型鼓式制动器稳定性的优化设计

针对鼓式制动器出现的制动噪声问题,引入Kriging代理模型,对鼓式制动器稳定性进行优化设计。采用最优拉丁超立方设计(optimal Latin hypercube design,Opt LHD)生成样本点数据,代入鼓式制动器有限元模型进行求解,生成Kriging代理模型和进行代理模型的精度检验。以摩擦衬片、制动鼓和制动蹄的杨氏模量为设计变量,以加权不稳定倾向系数为目标函数,建立了鼓式制动器稳定性的优化设计数学模型。采用多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm,MIGA)进行优化设计。结果表明:引入Kriging代理模型可以大大提高鼓式制动器稳定性优化的求解效率;通过优化设计能够提高鼓式制动器的稳定性,抑制制动噪声。

面向成本的固液火箭发动机方案设计优化

对固液火箭发动机(HRM)系统进行参数化建模,研究影响推力室等主要部件成本的主要因素,并建立相应成本模型。针对某运载火箭上面级固体火箭发动机CPKM的技术指标要求,采用多岛遗传算法(MIGA),开展面向成本和性能的多目标HRM设计优化。结果表明,HRM在主要功能和部分性能上可替代CPKM;相比于CPKM,HRM在同速度增量下成本下降21.0%,同成本下速度增量提升15.8%;HRM方案设计阶段中,扩张比与比冲、长度、工作时间具有较强线性关系,速度增量和成本等两个优化目标的主要影响因素是初始推力和药柱肉厚。

超精密机床系统动力学参数辨识研究

文章提出了一种基于多体系统传递矩阵法的超精密机床系统动力学参数辨识方法,首先建立机床系统的动力学模型,然后运用多体系统传递矩阵法求解系统的固有频率,再结合模态试验数据采用多岛遗传算法实现了对机床整机系统动力学参数的辨识。通过计算结果与试验结果的对比验证了该方法的可行性和准确性。

基于多岛遗传算法的漂浮式风力机稳定性多重调谐质量阻尼器优化控制

将多重调谐质量阻尼器(MTMD)引入漂浮式风力机控制领域以提高漂浮式风力机的稳定性。以NREL 5MW风力机及ITI Barge平台为研究对象,提出在漂浮式风力机机舱和塔架中配置2个参数不同的调谐质量阻尼器(TMD),并基于多岛遗传算法,算出MTMD系统最优参数。通过对3种典型工况下、有无配置MTMD的漂浮式风力机进行模拟计算,研究了最优MTMD的控制效果。结果表明:多岛遗传算法能够有效优化MTMD参数;MTMD控制优于单一TMD控制;经参数优化后,MTMD对漂浮式风力机振动的控制效果更好,塔顶纵向位移和平台横摇角标准差抑制率分别提升了80.4%和83.8%;MTMD对漂浮式风力机不同部位的控制效果不同,控制效果最好的为塔顶纵向位移、塔根横向弯矩及平台横摇角;不同环境工况下,MTMD对漂浮式风力机都有着明显的控制效果,其中纵向载荷和位移的标准差抑制率分别为10.3%~12.1%和76.1%~78.3%,横向载荷和位移的标准差抑制率分别为75%~77.7%和8.9%~10.8%。

性能仿真驱动的皮卡车空调出风口优化设计

汽车空调出风口的大小直接改变风管中的空气速度,影响整个驾驶舱内部的速度流场以及温度流场,从而影响人体热舒适性。以人体热舒适性能作为目标,提出了一种性能仿真驱动设计优化方法。首先通过出风口参数进行实验设计并分别建立计算流体动力学模型;然后对驾驶舱内温度场进行CFD数值模拟,利用克里格模型对CFD结果建立出风口参数和舒适性模型之间的数学模型,并将数学模型预测结果与CFD仿真结果对比以验证其合理性;最后用多岛遗传算法对参数进行优化设计。结果表明,优化后模型达到人体热舒适水平。

基于纯电动厢式物流车动力系统匹配与优化

作为未来汽车的发展方向,纯电动汽车具有低能耗、零排放、高效率等优点,对改善环境具有重要意义。汽车的动力性与经济性是判断车辆性能优劣的关键指标,也是新车开发过程中必须考虑的重要内容。文章根据一款纯电动厢式物流车基本技术参数和性能指标要求,对其动力传动系统进行参数匹配与仿真,并应用ISIGHT/CRUISE集成优化模块,基于多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm,MIGA)+序列二次规划法(sequential quadratic programming,SQP)对传动系速比进行组合优化。仿真结果表明,优化后的整车动力性虽有所降低,但仍满足整车动力性指标要求,其整车经济性得到显著提高。

基于RBF近似模型的低速永磁电机齿槽转矩优化

针对一台32极36槽的低速永磁电机,利用Isight优化平台,基于径向基(RBF)神经网络方法和最优拉丁超立方的样本空间,分别建立齿槽转矩、漏磁系数与设计变量间的近似模型,在近似模型的基础上采用多岛遗传算法(MIGA)寻优。优化后的齿槽转矩有限元仿真结果与RBF近似模型预测值的相对误差为1.6%,比初值降低59%,说明了该优化方法的有效性;Isight命令流的使用,提高了优化效率。

基于变分方法的工字型悬臂梁尺寸优化

以变分方法为工具,研究了分布载荷下工字型悬臂梁的尺寸优化问题,给出了在强度和位移约束下梁缘条沿展向的宽度函数,并简要介绍了优化准则法和多岛遗传算法.以平直机翼为工程实例,将之简化为一个工字型悬臂梁,分别采用该3种方法进行优化设计.结果表明变分法不仅效率高,而且给出了尺寸分布的函数,这对飞行器概念设计阶段的机翼结构设计具有较大的指导意义.

基于最优控制策略的逆变器散热结构优化

为了提高电动汽车用永磁同步电机逆变器IGBT模块的可靠性,文章从热损耗和散热两方面对逆变器可靠性进行研究。首先通过对比分析永磁同步电机在同一工况下d轴电枢电流为零(id=0)和最大转矩电流比(MTPA)两种控制方式下逆变器中IGBT模块的损耗,发现MTPA控制策略优于id=0控制策略;接着,基于MTPA控制策略,设计了一种热管和风冷相结合的散热结构,相较原风冷散热结构,采用新型散热方式可使芯片最高工作温度降低8.49℃;最后,采用最优拉丁超立方抽样构建响应面代理模型(RSM),并采用多岛遗传算法(MIGA)对代理模型进行优化处理。经仿真验证,优化处理后的“热管+风冷”散热结构使得芯片最高温度又降低了15.12℃,有效提升了IGBT模块的热可靠性。