复杂工程系统多学科设计优化集成环境研究

复杂工程系统的设计是一个多学科互相适应的系统过程,是一个多学科交叉综合设计优化的多目标决策过程。针对复杂工程系统设计过程,提出了复杂工程系统多学科设计优化集成环境模型,作为提高设计自动化的平台,给出了集成环境的体系结构和技术结构方案,定义了集成环境优化设计的流程;详细说明了工程系统多学科设计优化方法、智能产品模型两项关键技术。最后对集成环境的实施和验证做了相应的阐述。     

基于多学科优化设计方法的航空电子设备应用研究

复杂工程系统的设计往往涉及多门学科,多学科设计优化(MDO)方法是一类求解复杂系统设计优化问题的方法,是解决航空电子设备设计等复杂工程系统问题的有效手段.航空电子设备系统包含大量的学科和子系统,因此在设计过程中需要充分考虑各学科间的耦合效应.针对这一问题,提出了改进的单极优化方法为优化策略,以iSIGHT为平台构建了理想的设计环境.通过对电子设备中的典型结构印制板级模块进行了实例分析,验证了该优化设计方法集成复杂设计问题的可行性.     

面向可变流程设计的复杂产品工程数据管理方法

为了对复杂产品系统的可变流程及相关知识进行集成管理,通过业务构件实现设计逻辑、业务逻辑和数据逻辑三种逻辑的动态集成。在此基础上,以流程模板为框架,实现可变流程设计下多源异构的全局数据管理。该架构为工程管理与项目管理的融合提供了操作环境。最后,以航空发动机涡轮气动设计和飞机飞行载荷优化设计为例,验证了该方法的可行性。     

基于SysML的模型驱动复杂产品设计的信息集成框架研究

针对如何为复杂机电产品建立不同层次、不同物理域的设计信息及其与仿真信息间的关联这一重要问题,以系统建模语言SysML为基础,提出了支持模型驱动多域复杂产品多层次设计与仿真信息集成框架;建立了基于SysML扩展的核心集成信息模型,以支持系统设计与仿真集成及不同层次设计过程的信息集成。以此为基础,重点研究了SysML和Simscape建模语言的元模型及其间的映射规则,以及基于三元图文法的系统层设计信息与仿真信息动态关联与集成的方法。最后给出了实例进行分析验证。     

基于XML和过程本体的多学科设计优化过程集成与资源共享

为解决复杂产品多学科设计优化的过程集成和不同学科设计资源的共享问题,提出了基于可扩展标记语言和过程本体的设计过程描述元模型;给出了过程集成交互的语义映射规则及映射的具体过程,构建了基于可扩展标记语言的过程定义语言核心元素的描述规则,实现多学科设计优化设计过程及资源的信息共享与交互;最后,设计开发了支持燃气舵多学科设计优化的过程集成和资源共享平台,通过实例验证了该方法的有效性。     

集成知识工程和实例推理技术的产品变型设计研究

鉴于复杂机械产品设计存在周期长和难度大的问题,以知识工程和实例推理技术的研究为启示,将知识工程和实例推理技术相结合,以参数型CAD系统为平台,提出了集成知识工程和实例推理技术的复杂产品变型设计系统的总体框架,并对该系统的关键技术进行了研究.在此基础上,提出了一个产品变型设计系统功能模型,此系统是在VB.net环境下,利用面向对象方法,以参数型CAD三维软件Pro/E为开发平台并结合数据库SQL Server2005开发而成.通过应用实例表明,该框架对于构造更加高效的变型设计系统有一定的实际应用价值.     

基于iSIGHT平台的主轴箱多目标优化设计

针对工程实际中复杂的多目标优化设计问题,常遇到性能目标与设计变量之间不具有显式的函数关系式,难以直接运用优化方法进行设计计算,因此提出基于i SIGHT平台的多目标集成优化设计方法。以主轴箱多目标优化设计问题为例,在i SIGHT平台上集成ANSYS软件并进行建模和分析,采用响应面法构建近似模型,利用邻域培植遗传算法获得多目标优化问题的Pareto最优解集,根据工程实际的不同需求,从中选出最合适的优化方案。     

一体化三维工艺设计在复杂电子装备中的应用

军用电子装备行业研制生产并线,产品结构复杂。为打通三维模型在设计制造端的传递和应用,文中在数字化样机工程基础上,提出了基于模型定义（Model-based Definition,MBD）技术的设计制造一体化集成研制框架,并在复杂电子装备行业进行了应用。重点阐述了一体化三维工艺设计的系统架构和业务框架,对系统的工艺物料清单（ Process Bill of Material , PBOM）设计管理、三维工艺设计等过程进行了详细描述。应用结果表明,该系统可以提高上下游交互程度,提升设计制造一体化水平,可为设计制造一体化推进工作提供参考。     

多学科设计优化流程研究综述

在复杂产品的多学科设计优化设计中,流程是实现设计过程自动化和专业软件集成的重要技术。目前对于多学科设计优化设计流程研究多从设计过程自动化的角度,从工作流模型扩展。通过对多学科设计优化设计过程的分析,提出从设计过程自动化、程序可视化和软件集成角度进行研究,并讨论上述三个方面的研究内容和取得成果。针对多学科设计优化流程作为优化算法的实现,具有科学计算可视化和程序可视化的特点,提出将其视为一个多学科融合的新对象进行研究。     

物质-场与设计过程复杂性理论集成的产品再设计过程模型研究

随着用户需求迅速提高,系统非线性、强耦合性、时变特性和开放性等复杂系统特征趋于明显,针对复杂系统特征的产品再设计过程成为研究热点。文中将设计过程复杂性理论与TRIZ中物质-场集成,应用设计过程复杂性进行产品再设计过程复杂性分析,并采用物质-场分析及标准解解决再设计过程中的问题,形成物质-场与设计过程复杂性理论集成的产品再设计过程模型。首先运用设计过程复杂性理论中复杂性的定义对再设计产品进行分析,确定复杂性问题及类型;其次根据复杂性与TRIZ中物质-场模型的表征关系,确定设计过程复杂性的物质-场表征模型;最后,采用标准解减小系统复杂性,实现产品再设计,并应用工程实例加以验证。     

基于CIM的电力系统厂站接线可靠性分析系统

为了提高电力系统厂站接线可靠性,提出基于CIM的电力系统厂站接线可靠性分析方法。采用基于CIM/SVG的厂站接线图自动生成技术进行电力系统厂站接线设计,建立等效拓扑设计和可靠性约束参量模型,结合参数优化辨识方法进行电力系统厂站接线过程中的参量优化解析控制,采用自适应寻优方法进行厂站接线图自动生成过程中的寻优设计,进行电力系统厂站接线的参量数据融合处理,提高电力系统厂站接线的可靠性和参数寻优控制能力,实现电力系统厂站可靠性接线优化,结合图元、数据、模型三位一体的系统设计方法,实现基于CIM/SVG的厂站接线图自动生成与系统设计。仿真结果表明,采用该方法进行电力系统厂站接线设计的可靠性较好,接线输出稳定性较高。     

汽车助力转向系统绿色设计

介绍了绿色设计和汽车助力转向系统的基本概念和技术;针对日益严峻的环境和能源问题在汽车助力转向系统设计过程中引入了绿色设计理念;提出了几项有助于提高汽车助力转向系统绿色性能的优化设计方案.     

电子装备机械环境适应性指标优化方法研究

为了提高电子装备系统总体设计和指标分配能力,文中提出了一种电子装备系统机械环境适应性设计指标优化分配方法。该方法将最优化理论引入电子装备各级结构机械环境适应性设计指标分配的过程中,指导电子装备系统机械环境适应性设计指标分配过程,并提高指标分配的精准性,是一种值得推荐的总体设计方法。文中首先简单介绍了最优化方法的理论基础,并详细描述了电子装备系统机械环境适应性设计指标优化分配的建模过程,包括优化目标的确定、约束条件的设置、求解算法等。然后以某机载电子装备为例,依据此方法对其各级结构的环境适应性设计指标进行了优化分配。结果表明该方法切实可行。     

液压升降横移式全自动立体车库运动控制系统

立体车库是一种高度自动化的自动存取系统 ,它由监控系统、运动控制系统、车位告知系统、收费控制系统等组成。本文介绍一种应用可编程控制器 (PL C)构成的液压升降横移式全自动立体车库运动控制系统 ,文中对该系统的构成包括系统的硬件设计、软件设计 ,以及程序优化等进行了详细的叙述 ,描述了车板运动的基本过程 ,介绍了各种必须的保护和对策。对于非液压驱动的立体车库和多层立体车库的运动控制系统的设计有一定的参考价值     

面向CAD系统的连续体结构形状与拓扑优化

针对当前连续体结构优化所面临的有限元模型与CAD模型转换困难,产品设计意图和结构工艺在优化过程中难以保持等问题,研究了面向CAD系统的连续体结构形状与拓扑优化方法。通过分析CAD几何表达和CAE网格划分特点,采用欧拉网格和扩展有限元法,建立面向结构优化的CAD/CAE模型融合机制;而后基于连续体物质导数,推导了CAD直接建模操作敏度,驱动CAD实体模型进行结构形状与拓扑优化。在此基础上,针对操作敏度量纲不一致问题,采用速度场均匀化方法,修正操作敏度,以提高优化收敛效率。通过三维CAD实体模型结构优化实例,验证了上述方法的可行性和求解效率。     

一类矿用泥浆泵的优化设计研究

总结和概括了国内外泥浆泵的应用和设计历史和现状.通过对不同结构泥浆泵的基本原理进行对比,选择往复式结构泥浆泵为基本结构,设计了一种新型的泥浆泵,对系统的电机、行星减速机、联轴器、空气室、安全阀等结构进行详细的设计和计算,对泵体的基本结构和参数进行详细分析和设计.所叙述的设计过程对于泥浆泵的优化设计具有指导意义.     

轻小型无人机云台机电多目标优化

轻小型多旋翼无人机云台是一种复杂机电伺服系统,要求兼具轻质量与快响应等机电特性。本文针对传统方法在机电伺服系统中设计的不足,以轻小型多旋翼无人机云台为研究对象,提出一种针对系统带宽的机电多目标优化设计方法。方法中,系统结构部分通过灵敏度分析得到7个尺寸设计参数,并以一阶模态和质量为目标进行优化;系统控制部分以速率环和位置环控制器参数为设计变量,并以上升时间、调节时间和绝对积分误差(Integral Absolute Error,IAE)为目标进行优化。在优化设计中,将近似模型与多目标遗传算法相结合,以降低优化复杂度、并提高优化效率及全局寻优能力。对方法进行仿真分析,结果表明:相比初始结构系统和控制系统模型,采用机电多目标优化设计方法后,结构部分质量降低了8.8%,控制部分IAE型积分误差、调节时间及上升时间等主要性能参数分别降低了54.8%、81.9%和53.4%。最后采用锤击法对云台结构进行模态实验,实验得到的一阶模态频率与优化结果的误差为13.4%。说明提出方法可有效实现云台系统机电总体多目标优化。     

产品设计过程的基因模型

针对产品设计过程的优化与重用,引入基因工程方法对设计过程进行表示与建模,提出设计过程基因碱基、碱基对和设计过程基因的概念;依据设计活动、设计对象、资源和设计团队4类设计过程基本元素,构造出设计活动碱基、设计对象碱基、设计团队/成员碱基和设计资源碱基4种设计过程碱基;分析了这些设计过程碱基的构成要素及其属性,建立了设计过程碱基的矩阵结构。     

基于6SigmaET 的液冷设备热分析及优化

阐述了液冷设备的基本原理以及热量传递的3种基本形式.针对某型液冷设备,详细介绍了利用专业热仿真软件6 SigmaET进行热分析的过程,并根据仿真结果提出了改进流道和增大流量的优化措施.计算表明,优化措施能够有效提升液冷设备散热性能.文中利用6SigmaET进行热设计有效提高了设计效率和质量,对类似液冷设备的热设计具有参考意义.