多目标混合混沌优化算法研究及应用

为了求解多目标优化问题,提出一种基于混沌搜索的多目标模糊混沌优化算法．将混沌优化方法与模糊优化方法有机地结合起来,应用混沌优化算法求出各个单目标的最优解;将各最优解模糊化;应用模糊非对称方法的思想和模糊集合理论中的最大满意度原理,将多目标优化问题转化为单目标非线性规划问题;最后应用混沌优化算法求解单目标优化问题,得到满意度最大的解．结果表明,所提出的多目标模糊混沌优化算法是可行和有效的,为求解多目标优化问题提供了一种新的有效方法．     

一种基于代码隔离的大程序迭代编译优化方法

提出了一种轻权的大程序优化方法--基于代码隔离的迭代编译优化方法，并采用该方法对程序的性能进行测试，结合代码隔离技术，从大程序中分离若干以循环结构为主、性能不相关或相关度较低的核心代码片断，逐个对其进行迭代编译优化搜索，进而更加有效地优化核心代码段.结果表明，所提出的方法可以提高整个程序的性能，可将一个高维的优化空间转换为多个低维优化空间而降低迭代编译的优化开销，是一种易于实现且适合通用代码迭代编译的大程序优化方法.     

控制学科在环的主动悬架多学科设计优化

基于多学科设计优化的思想,提出一种控制学科在环的多学科设计优化方法,将控制学科纳入系统的优化回路内,可以充分考虑系统的结构设计和控制学科之间的协同作用,以实现更好的整体优化效果.以主动悬架的设计优化为例,建立了1/4车辆主动悬架模型和LQG控制器模型,并基于多学科可行法的优化框架,进行多学科分析,对结构参数和控制器参数同时进行优化.优化结果表明,该方法能协调悬架动力学和控制学科之间的耦合关系,获取整体最优解.优化后的主动悬架在保证悬架工作空间和轮胎变形在一定的范围内,且不消耗更多能量的前提下,使车身加速度均方根值降低了27%.      

张骥《关学宗传》的学术史意义

为了提高拓扑优化在实际工程应用中的速度,将一种基于拓扑灵敏度的拓扑优化算法与免组装有限元法结合,对汽车悬架控制臂进行多工况拓扑优化.该方法使用一致的体素单元划分网格,用压缩共轭梯度法(DCG)加速有限元的求解,得到结构的应力和应变场,从而获得拓扑灵敏度场,用来控制结构拓扑变化.通过添加多工况优化以及加工约束功能,使该方法更符合工程应用的要求.通过对比,该方法和商用软件能够获得性能接近、形状相似的优化结构,而整个优化过程的速度有显著提高.     

冲击载荷下结构拓扑优化设计与动态响应分析

为解决结构动态冲击载荷拓扑优化计算过程复杂、计算效率低,而且难以收敛等问题,建立了一种在冲击载荷下结构的拓扑优化方法. 将双向渐进结构拓扑优化方法和等效静力载荷优化方法相结合,同时将权值法和材料插值模型引入其中. 采用内外双层循环的方式实现了冲击载荷下单相材料和双相复合材料/结构的拓扑优化. 通过两个算例验证了方法的可行性与高效性,并且对优化后的结构进行动态响应分析,分析结果表明与传统方法相比,采用新方法优化得到的结构,在冲击载荷下承载能力更好,说明该方法适用于冲击载荷下结构的拓扑优化设计,且优化流程简洁,计算效率高,优化平稳高效.      

基于混沌粒子群算法的伺服阀动态参数寻优

以双喷嘴挡板伺服阀为研究对象,确定6个动态参数为待寻优参数,根据快速性和稳定性的优化目标,建立伺服阀动态参数优化模型。优化模型运用混沌粒子群优化算法对伺服阀的动态参数进行寻优,得出一组最优解。通过对寻优前后数据的MATLAB仿真对比分析,验证了优化模型和优化方法的有效性。     

基于混合优化算法的船体线型优化设计

为了克服单一优化算法的缺点和不足,将遗传算法(GA)和非线性规划法(NLP)有机结合组成混合优化算法来优化船体形状,开发船体线型优化设计程序.在优化过程中,以Rankine源法计算的兴波阻力为目标函数,以船型修改函数的参数为设计变量,在保证必要排水体积的条件下进行优化设计.Wigley数学船型算例的计算结果表明,在优化效果和耗费时间上,混合优化算法的计算结果更优.该算法可为船舶初步设计阶段船体线型的选择提供理论基础和技术支持. 关键词：
混合优化算法; 遗传算法; 非线性规划; 兴波阻力; Rankine源法 中图分类号： U 661.1
文献标志码： A     

铝型材挤压模具导流孔结构优化

基于MATLAB平台,将BP人工神经网络、遗传算法和数值模拟技术应用于铝型材挤压模具的导流孔形状优化设计。由正交实验法安排模拟实验组合,采用SuperForge软件对进行型材挤压过程进行数值模拟,并以挤压时金属流出模口平面的z向质点流速的均方差作为模型目标值;将模拟结果作为人工神经网络的输入样本对进行网络训练并建立网络知识源;通过遗传算法求得模型的全局优化解;最后通过有限体积法数值模拟技术验证并比较优化所得导流孔形状与经验法确定的导流孔形状对金属流动均匀性的影响。分析结果表明,通过调整导流孔形状能使金属流出模口的速度分布更均匀,表明对挤压模具导流孔形状的优化是有效的。     

小水线面中体五体车客渡船的主尺度优化

结合常规五体船型和小水线面船型的优点,提出小水线面中体五体船(PentaSWACH)的新船型概念.针对该型船主尺度参数众多而不易优化的问题,提出了一套主尺度优化方法.以航速和空船重量为目标函数,对一小水线面中体五体车客渡船的主尺度方案进行了初步优化,为进一步开展该型船的研究提供了可供参考的主尺度优化途径.     

基于序列线性规划方法的型钢混凝土梁的优化

在改进的带步长限制的序列线性规划(sequential linear programming,SLP)优化思路基础上,编制优化程序,并将其应用到型钢混凝土和钢筋混凝土梁的优化中.实例表明,该优化方法收敛快速且准确.通过对型钢混凝土和钢筋混凝土优化结果的比较可知,钢筋混凝土梁在无梁高限制时较型钢混凝土梁经济.     

板料拉深成形工艺参数的多目标遗传算法优化

拉深是板料冲压成形的关键工艺。拉深成形工艺参数优化是一个典型的多目标优化问题。该文在板料拉深成形数值模拟的基础上,确定了工艺参数多目标优化的待优化变量和优化目标,进而建立了优化数学模型,然后采用多目标遗传算法N SGA-II对该模型进行了优化。以某翼子板为例,采用N SGA-II算法对其拉深工艺参数进行优化,得到一组Pareto解,选择其中一组参数进行数值模拟,结果显示零件具有较好的成形性,说明该方法具有较好的优化效果。     

板料拉深成形工艺参数的多目标遗传算法优化

拉深是板料冲压成形的关键工艺。拉深成形工艺参数优化是一个典型的多目标优化问题。该文在板料拉深成形数值模拟的基础上,确定了工艺参数多目标优化的待优化变量和优化目标,进而建立了优化数学模型,然后采用多目标遗传算法NSGA-II对该模型进行了优化。以某翼子板为例,采用NSGA-II算法对其拉深工艺参数进行优化,得到一组Pareto解,选择其中一组参数进行数值模拟,结果显示零件具有较好的成形性,说明该方法具有较好的优化效果。     

基于博弈理论的拱坝体形多目标优化设计

以坝体体积、最大主应力、高应力区范围为目标函数,建立了拱坝体形多目标优化模型.根据多目标优化设计问题与经济学中博弈问题之间的相似性,将多目标优化中的各分目标函数看成博弈方,所有可行解就是博弈策略集,从而提出了拱坝体形多目标优化设计问题的合作博弈方法.白鹤滩拱坝体形优化设计结果表明,该方法比传统的多目标优化方法(如线性加权法和理想点法)更能综合反映各优化目标的要求,优化结果更加合理,并具有较高的计算效率.     

Sensitivity optimization of a monolithic high-shock three-axis piezoresistive accelerometer with single sensing element

There exist several difficulties in the design of monolithic high-shock three-axis accelerometer, such as high g overload, transverse overload and the cross coupling in three dimensions, etc. It is necessary to optimize the sensitivity to improve the performance of the accelerometer. For the monolithic high-shock three-axis accelerometer, the complexity of the sensitivity optimization is that it should consider not only the sensitivity difference between different axes but also the elimination of cross-coupling outputs, together with the natural frequency, structural integrity and high g overload. In this paper, the optimization process for decreasing the difference of the sensitivities between different axes of a monolithic high-shock three-axis piezoresistive accelerometer with single sensing element is established. The optimization is conducted in the condition of 100000 g acceleration by two methods-the method based on the optimization module of ANSYS and the ACO （ant colony optimization） method. The comparison between un-optimized and optimized models proves the efficiency of the optimization methods. In addition, the optimization results show that the ACO method combined with the FEA （finite element analysis） is much more efficient than the method based on the optimization module of ANSYS for the structural optimization problem. And the ACO method can be widely used in the optimization problem of the sensing elements with complicated structure.     

轧机机架参数敏感性分析及顺序优化的研究

提出了一种基于参数敏感度分析的顺序优化方法,利用ANSYS软件建立了550轧钢机机架的参数化模型,并对轧机机架尺寸进行了优化设计.采用顺序优化的方法,首先对轧机机架的体积进行最小优化,然后在对优化参数进行敏感性分析的基础上,针对优化结果存在的潜在问题,进一步以横向位移最小作为目标函数优化.这种敏感度分析和顺序优化相结合的策略克服了传统单目标函数优化结果不精确的不足,也避免了多目标优化权系数难以确定的问题,从而简化了求解过程.采用该优化方法制造的轧机机架,已投入实际使用1年,工作状况良好.优化结果和实际应用效果表明,该混合方法是行之有效的,并具有一定的实用价值.     

基于特殊二进制编码的自学习模糊遗传算法

为了提高自适应遗传算法(AGA:Adaptive Genetic Algorithm)的鲁棒性,并使之更有效地求解属于NP难类型的组合优化问题,提出了一种自学习模糊自适应遗传算法.该混合算法利用一个特殊二进编码标准GA在线学习AGA运行特性;通过强化学习方式自动设计和调整模糊知识系统,基于GA的自学习模糊技术可以获取AGA所需的优化模糊系统.仿真试验演示了采用所提出自动化方式设计的动态参数AGA系统及其自学习结果.试验结果表明,该算法可以用于解决类似于旅行商问题的组合优化问题.     

非对称铺层T700复合材料层合板铺层顺序优化

为分析经过铺层顺序优化后的复合材料层合板的承载能力,基于有限元优化设计软件,构建碳纤维复合材料层合板有限元模型,施加边界条件与轴向载荷,进行力学性能分析;以碳纤维复合材料层合板铺层顺序为设计变量,以层合板主应变、连续角度铺层不超过四层等为约束条件,最大承载能力为设计目标,对层合板进行优化;并对优化后的层合板基于强度理论进行校核,结合力学试验对比分析优化前后的层合板力学性能差异.结果表明:碳纤维复合材料层合板铺层顺序经过优化后,承载能力增强,试验结果与仿真结果具有一致性,优化方法是合理可靠的.     

塔式起重机臂架腹杆布局及尺寸优化设计

为实现塔式起重机臂架布局和尺寸的优化,提出了桁架结构拓扑及尺寸两阶段优化设计方法.第一阶段先建立臂架的周期性板梁拓扑优化模型,使用周期性SKO方法对腹板进行连续体拓扑优化,得到优化的腹板拓扑构型,并通过提取主应力路径将优化的腹板拓扑结构转化为离散的腹杆布局;第二阶段以臂架腹杆截面半径为设计变量,臂架柔度为目标函数,材料体积为约束条件建立优化模型,基于Lagrange乘子法和库恩塔克条件推导腹杆截面尺寸优化迭代准则,基于欧拉公式推导了腹杆稳定性约束条件以保证尺寸优化过程中臂架稳定性.数值分析结果表明,该优化方法能有效地减轻臂架结构质量,提高臂架的刚度,减少变形并降低结构应力水平.     

大型天然气管道稳态运行优化研究

针对天然气长输管道压缩机站运行能耗高的问题，基于动态规划法，建立以大型天然气管道压缩机站总能耗最低为目标函数的管道运行优化模型，确定压缩机开机数量和出站压力为优化变量。根据此优化模型，求解西气东输一线管道算例，该算例管道规模庞大（含22座压缩机站和32台压缩机，管线全长3 840 km，设计年输量为170×10⁸ t），优化模型可在60 s内求解得出结果，动态规划法求解快速有效。根据优化结果，优化运行方案比运行日报表中增加了2台压缩机的开机数量，管道总压降减少了3.40 MPa，燃气轮机组平均效率提高了4.234%，电驱机组平均效率提高了4.875%，压缩机总功率减少187 20.38 kW，生产单耗减少16.24 kgce/（10⁷ Nm³·km），可大幅降低西气东输一线管道的总能耗，证明了所建优化模型的正确性和可行性。     

基于时域LEE方法的发动机进气道声衬降噪优化

基于2.5D时域线化欧拉方程(LEE)和Fung的时域阻抗边界条件(TDIBC)模拟了涡扇发动机进气道风扇噪声传播并对声衬的参数进行了优化。TDIBC代码的正确性通过实验数据进行了验证。管道声模态的传播计算使用复数形式的线性化欧拉方程(LEE)在时域中实现。发动机进气道的背景流场使用Fluent软件计算,基于该背景流场并加入Fung的TDIBC模型模拟了发动机风扇噪声在进气道中的传播。提出一个有效的基于响应面替代模型的轴对称声衬的优化方法。优化的结果表明该方法可以用于降低远场声压级(SPL)的声衬优化设计。该方法对于高涵道比涡扇航空发动机声衬的降噪设计有着重要意义。