支持多学科设计优化的产品集成设计知识模型研究

为了在工程设计中提高产品多学科设计知识的集成能力,通过研究产品多学科设计优化（MDO）的设计过程,提出一种支持多学科设计优化的产品集成设计知识模型.利用对产品设计知识应用特征的分析,研究产品集成设计知识的融合方法,阐述了产品设计知识的表达以及具体设计规则的匹配机制,分析了多学科设计知识获取和目标满意度评价的过程及方法.应用产品集成设计知识模型作为指导框架,采用GeneXus开发工具,搭建了一个支持多学科设计优化的原型系统平台,并以具体产品的设计过程为例,在平台中验证了该设计知识模型的可行性和有效性.     

两级系统多学科可靠性设计合成优化方法

针对大规模的不确定性多学科系统,提出了一种基于BLISS方法的两级系统多学科可靠性设计合成优化方法——RBMDOSB。该方法采用了SORA方法的框架,将可靠性分析和多学科设计优化分离开来,分为可靠性分析和确定性多学科设计优化两个问题顺序执行,其中,具体使用基于多学科模型的性能评估法进行可靠性分析,应用BLISS方法进行确定性多学科设计优化问题求解,并添加与耦合变量相关的移动量来对多学科设计优化问题的约束进行修正。最后通过具体算例验证了RBM-DOSB方法的可行性和有效性。     

多学科优化设计及其在汽车设计中的应用

多学科优化设计是世界各国工业设计界新兴的研究领域,是解决复杂工程系统设计的有效方法.对多学科优化设计的基本理论、应用研究及发展进行了综述分析;将多学科优化设计方法引入到汽车设计中,提出一种基于模块化的MDO方法的设计思路及其相应的协同优化求解思路.     

燃气管道机器人行走轮架多学科优化设计

燃气管道机器人作为一种集铺设、检测、修复为一体的工具在管道工程领域得到愈来愈广泛地应用.由于管道空间的局限性,在同等带载能力的情况下,机器人结构的轻量化就显得尤为重要.介绍了一种多学科耦合作用下的结构快速优化设计技术,提出将多学科设计方法应用于燃气管道机器人结构设计,实现了该机器人运动结构综合性能优化.建立行走架结构三维模型,以结构轻量化为设计目标,结构静强度、振动性能等为约束,基于多学科协同优化设计思想建立设计优化模型.通过应力分析、质量对比,结果表明,优化后的设计不仅满足强度,而且质量相比之前大幅度减轻,有利于节省成本,对于机器人的轻量化研究有重要意义.     

基于多学科协同算法的机床主轴优化设计

用多学科设计优化理论进行了机床主轴参数的优化设计.以主轴质量、外伸端挠度和切应力为同步优化目标,利用协同优化算法思想建立了两级优化数学模型,包括一个系统级模型和三个子系统级模型.运用iSIGHT软件对优化数学模型求解,在使得主轴质量最小的同时保证有较好的刚度和强度.计算结果表明多学科设计优化在处理多目标优化问题时有明显的优越性.     

复杂产品概念设计多学科过程建模方法研究

为了使复杂产品概念设计的过程模型支持多学科优化,实现概念设计过程中的求解功能,确定产品设计的综合最优方案,提出了基于扩展Petri网与NSGA-Ⅱ算法相结合的多学科过程建模方法.针对复杂产品设计过程的特点,分析了概念设计在多学科优化过程中的重要作用,研究了扩展Petri网模型建立和NSGA-Ⅱ算法的执行过程,给出了以扩展Petri模型的变迁序列作为NSGA-Ⅱ算法染色体,结合属于Petri网模型元素的选择算子、交叉算子进行NSGA-Ⅱ优化运算的方法.将上述方法应用于某工业汽轮机的设计,并通过实例验证了该方法对于不同的设计要求,可以给出不同情况下的Pareto最优解集,是进行复杂产品概念设计过程建模的一种切实有效方法.     

基于模拟退火法的矿用车辆卸料系统协同优化

为了避免常规优化方法只考虑单个系统内部设计变量的片面性,对矿用汽车卸料系统总体设计中应用协同优化的可行性进行了研究.阐述了协同优化的基本框架,分析了标准协同优化自身存在的缺陷;提出了在协同优化的系统级优化中采用模拟退火法作为搜索策略.选择矿用汽车总体设计中的货箱、车架和卸料机构三个总成的协同设计作为工程实例,建立其协同优化数学模型,通过iSIGHT多学科设计优化软件集成各学科分析工具并进行优化求解.结果表明,采用模拟退火法作为设计空间搜索策略,系统级的一致性约束条件能收敛到零,提高了其搜索全局最优值的鲁棒性.     

基于高拟真度模型的再入飞行器多学科优化

针对新型飞行器子学科高度集成、学科间强烈耦合的设计特点,提出了一套基于高拟真度学科分析模型的高超声速飞行器多学科建模、集成和求解方法。采用依托CAD造型的参数化主模型架构技术进行几何特征建模,为气动、结构、气动热、质量等学科分析模型构建提供基准支持;在此基础上研究了CAD、CAE等高拟真度学科分析模型在多学科设计优化中的集成应用方法,并以高超声速无动力滑翔再入飞行器为对象建立了支持高拟真度模型的多学科优化系统构架;最后采用响应面与梯度算法组合的搜索方式实现了再入飞行器的多学科优化。     

混合神经网络匹配响应面的多学科设计方法

为提高多学科设计方法的求解性能,构建了混合神经网络匹配响应面的多学科优化设计方法．将BP网络以及ART网络的优点相结合,为充分利用学科级优化时获得的目标结果样本自适应地改变传统固有的响应面结构,从而提高了响应面的精度,减少了学科级优化迭代的次数,进而提高了整个多学科优化方法的求解效率．通过具体的优化实例验证了该方法,以获得优化解的精度、优化解的平均迭代次数以及整个迭代占用的时间作对比,结果表明混合神经网络匹配响应面的多学科设计方法既能提高优化解的精度,又能提高算法的求解效率．     

蜂窝夹芯结构的电磁、重量多目标优化设计

用射线追踪法和有限元法计算蜂窝夹心结构的电磁特性和力学特性，用多目标优化方法求解考虑电磁特性及重量特性的复合材料蜂窝夹心结构最优结构参数。这对现代飞行器雷达罩的设计有重要意义。     

基于近邻保留PNMF特征提取的高光谱图像分类

通过对投影非负矩阵分解(PNMF)增加近邻保留假设,提出了一种新的高光谱图像线性特征提取方法———近邻保留投影非负矩阵分解(NPPNMF)。NPPNMF保留了高光谱数据在低维特征空间中的局部几何结构,克服了PNMF基于Euclidean的缺点。根据在构造k近邻图时是否使用训练样本的类标签信息决定了NPPNMF既可以是无监督的特征提取方法,也可以是有监督的特征提取方法,从而提高了PNMF算法的鉴别力。理论证明和高光谱图像数据的分类结果表明了该方法的有效性及应用潜力。     

基于直角叉树切割网格的复杂外形N-S方程数值模拟

对于粘性绕流的数值模拟，在直角叉树切割网格的基础上，结合三角形非结构网格和矩形结构化网格，利用其各自的优势和特点，提出了一种生成混合染交网格的思路和方法，在物面附近生成了适合粘性流计算的大长宽比矩形网格，地远场分布直角叉树切割网格，快速离散计算空间。对于复杂的多体问题，采用三角形网格来连接 各体网格，并运用网格合并的方法，保证了各网格之间的光滑过渡过连接，提高了网格的质量，针对复杂多段翼型绕流问题，在上述网格基础上，采用B－L代数湍流模型和中心有限体积法，完成了Navier-Stokes方程（N－S方程）的数值模拟，计算结果表明，网格生成和流场计算都是正确的。     

混合变量优化设计的整型化方法

基于连续变量在工程应用中的实际可取值皆为按不同单位、依不同精度而定的离散数，提出了将连续变量视为离散变量、并进一步将混合变量转换为单一的纯整型变量，在整型空间内对全离散或混合离散变量、约束非线性问题进行优化设计的新方法，使算法和程序得到简化。仿真算例表明，该方法具有很高的计算效率和可靠性，完全可以满足工程计算需要。     

V形尾翼无人机喷流对气动力特性干扰的数值模拟

全球鹰外形的无人机,其V形尾翼位于发动机喷管两侧,发动机的高温、高速喷流对尾翼和飞机的气动干扰影响很大。文章通过数值模拟分析了V形尾翼与发动机喷流的相互干扰作用,给出了全球鹰外形无人机在不同高度、马赫数以及相应的发动机工作状态下的气动力特性,定量对比不带发动机喷流和带有喷流的计算结果,得出了发动机喷流对尾翼及全机的气动影响,可作为无人机V型尾翼和发动机气动布局设计的参考。     

飞航导弹基于响应面近似技术的并行子空间优化设计

分析了基于响应面近似模型的并行子空间方法CSSO／RSA的执行步骤和特点，并介绍了逐步逼近响应面近似模型的构建方法。给出了包含气动、弹道、发动机3个耦合学科的整体式冲压发动机飞航导弹的学科分析模型和系统优化模型，分别采用CSSO／RSA方法和单级多学科优化方法对飞航导弹进行优化设计。结果表明CSSO／RSA方法的性能要优于单级多学科优化方法。     

基于径向基函数神经网络的机载数字地图压缩方法

提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的机载数字地图压缩方法，并给出了网络训练的具体算法。与一般RBF网络的构造方法不同，该网络结构的所有参数是通过学习方式同时获得的，因此其泛化性大大增强。数字仿真表明该方法具有自动适应地形、参数配置合理、机载计算量小等特点。     

XML与RDB的双向集成技术

在“制造业需要在Internet环境下实现信息化”和“发展具有自主版权的DBMS及其XML套件技术”的大背景下，对比XML与RDB的特点，提出了XML与RDB的三层双向集成技术。其内涵是通过静态转换、动态检索、同步修改等多个层次的数据处理，实现既能从XML到RDB、又能从RDB到XML的双向数据集成。在国内外尚处于某个层面单项技术的研究情况下，该技术从静态到动态、从动态到同步多个层面，实现XML与RDB的互通互访。     

主动控制技术在飞机侧向运动模态中的应用

研究了主动控制技术在飞机侧向运动模态中的应用。用动态逆方法对多变量系统解耦。对修正因子、比例与积分因子寻优，获得性能优良的模糊控制器。将动态逆与模糊控制方法相结合，构成了一种动态解耦模糊控制综合方法。用该综合方法对某飞机侧向直接力控制系统进行了设计，并与动态逆方法进行了比较，提供了鲁棒性验证与仿真比较结果。仿真结果表明，该综合方法能够对飞机侧向模态进行良好的控制，并能够有效地抑制系统内部参数变化对系统输出的影响。     

半波振子天线宽带阻抗匹配设计中的加罩法

该文提出了一种加天线罩来实现半波振子天线宽频带阻抗匹配的方法。首先,以半波振子天线为研究对象,用电磁仿真软件对单层以及B-夹层罩壁结构进行仿真,其结果验证了方法的正确性。在此基础上,设计了一种C-夹层天线罩罩壁结构。所设计的C-夹层天线罩具有结构强度高、透波性能好、对天线辐射特性影响小等特点。半波振子天线外加所设计的天线罩后带宽性能好,能在宽频带范围内实现阻抗匹配,适用于第三代移动通信系统。