机械系统可靠性优化设计的实现策略

提出机械系统可靠性优化设计的３种实现策略：一是直接求解系统可行性优化设计整体数学规划模型的耦合优化策略;二是将单元可靠性优化设计模型和系统可靠性优化分配模型联立迭代求解的分解协调经策略;三是将单元可靠性优化分配模型分别独立求解的分散优化策略。前者适用于规模不大的机械系统的可靠性优化设计,后二者适用于规模较大的机械系统的可靠性优化设计。     

基于学科关系矩阵的通用多学科优化架构

针对工程领域复杂设计对象的多学科设计优化问题,提出一种新颖的基于学科关系矩阵描述形式的通用多学科优化架构。定义学科关系矩阵代替设计结构矩阵,将学科耦合关系细化为学科之间与学科自身的输入/输出变量关系,从而实现对共享设计变量、学科设计变量、耦合变量的自动识别和耦合数据流的自动解析;依托学科关系矩阵,建立了通用的多学科优化架构,实现了多学科优化策略之间的自由转换和优化求解。通过常用的多学科优化策略对上述架构进行了分析和验证。测试算例表明,本架构具有多学科优化问题描述清晰、接口实现简单、建模过程自动化的优势。     

多输入多输出柔顺机构拓扑优化及输出耦合的抑制

多自由度柔顺机构在微动精密定位和精密操作等领域有广泛的应用,因而研究多自由度柔顺机构的拓扑优化方法就显得十分必要。给出了一种多输入多输出柔顺机构拓扑优化设计的新方法。首先,推导了描述多输入多输出柔顺机构柔性的互应变能公式和描述机构刚性的应变能公式,研究了抑制耦合输出的策略,进一步给出了描述输出耦合效应的计算公式,在此基础上建立了考虑抑制输入输出耦合效应时柔顺机构的多目标拓扑优化设计模型。其次,基于改进的优化准则法给出了优化模型的有效求解算法。最后,通过算例说明了该方法的正确性和有效性,研究结果表明,拓扑优化后柔顺机构可以按照预定的要求运动,其输出耦合现象得到了有效抑制。     

混合动力汽车多目标参数解耦优化方法研究

混合动力汽车的能量管理策略与动力总成参数高度耦合,在混合动力汽车优化过程中存在不断循环的情况,使得参数优化难以实现,无法找到最优解。针对这一问题,提出一种多参数解耦优化方法,该方法采用混合优化策略,将动力性目标作为约束条件,以粒子群算法优化动力总成参数,并通过粒子群算法对不同参数下的能量管理策略与换挡策略进行瞬时优化。针对一并联混合动力汽车,利用Matlab/Simulink建立了包含模糊PID驾驶员在内的用于优化过程中自适应的正向仿真模型。结果表明,混合优化算法能最大程度挖掘该动力总成的潜力,相较于同时优化逻辑门阈值的优化方法,经济性目标提高了4. 55%,并能同时得到对应该最优参数的具有通用性的能量管理策略和换挡策略。     

考虑输出耦合时柔顺机构拓扑与压电驱动单元的优化设计

研究了柔顺机构拓扑优化与压电驱动单元位置和尺寸的最优设计问题,首先给出了多目标优化设计模型。在优化设计模型中不仅考虑了机构与驱动器的耦合,同时还考虑了机构柔度与刚度之间的协调问题和输出耦合的抑制策略与方法,在此基础上给出了机构拓扑、驱动单元的位置和尺寸的优化算法。最后,通过算例说明了该方法的正确性和有效性。     

计及需求响应的含DG配电网协调优化调度策略

针对多元新技术元素大量接入配电网带来的经济性和安全性问题,提出一种计及需求响应的含分布式电源配电网协调优化调度策略.根据需求响应资源的差异性分析其平抑风电波动的特性,在利用虚拟负荷制定的分时电价峰平谷时段基础上建立优化调度模型,该模型日前调度考虑向上级电网购电费用、DG发电运维费用、需求响应中断电的补偿费用、断电惩罚项以及弃风光惩罚项,以系统的总运行成本最小为优化目标,日内协调优化考虑配电网的运行条件以配电网整体负载率指标最小为优化目标.对南方地区某10 kV配电网进行算例分析,结果表明,所提方法可以有效降低配电网的总运行成本和整体负载率.     

一种通用的机械大系统优化设计的协调模型

针对机械大系统设计的特点 ,并结合新兴的多学科设计优化技术 ,本文给出了一种协调优化模型 ,用 Kuhn-Tucker定理证明其能够保证求得原型问题的解 ,所附的算例也证明了该模型的正确性     

基于Isight的多学科随机搜索优化方法

针对多学科设计优化算法中各子系统间的耦合问题,提出基于随机搜索法的多学科设计优化策略。在各子系统独立分析优化的基础上,构造选择函数,在随机生成的点群中得到理想耦合点,克服了传统的基于敏度的解耦方法的局限性,并拓宽了寻找理想耦合点的空间,以理想耦合点作为参考,构造耦合函数作为子系统优化目标,从而不断调整子系统的优化目标,运用多目标优化策略对子系统进行优化,使子系统之间的耦合关系得到改善。基于Isight优化平台,集成多种学科分析工具,构建了多学科随机搜索优化算法,并在塔式立体车库的优化设计中对该优化方法进行了验证。     

面向主体行为的供应链运作过程仿真模型

为了在供应链协调仿真中体现成员行为特性,提出一种面向主体行为的供应链运作过程集成仿真模型。重点对成员主体结构模型进行了研究,基于该主体结构模型进一步对成员行为进行了详细描述,并对成员行为过程的相关行为协议展开了系统化研究。基于提出的集成仿真模型开发了一个五级供应链运作过程仿真平台,实现了面向供应链成员行为的可视化建模与仿真功能,并通过仿真实验初步验证了所提集成仿真模型的有效性。实验结果表明:面向供应链成员行为的仿真能够通过调整行为协议对供应链运作过程行为策略进行优化,为供应链运作过程的协调建模、协调仿真和协调管理提供一种量化和动态的研究方法。     

基于仿真的虚拟设计中的统计回归与优化研究

将统计回归技术和试验设计作为一种方法学引入虚拟设计过程，系统地总结了试验设计策略和统计回归模型的选择原则；基于复合材料结构数值分析过程，从模型精度、模型优化效率及模型透明度对试验设计策略和统计回归模型进行了研究和对比；最后，提出了全局近似和优化精度面向不同目标的启发式采样策略的改进方法。初步实践表明，该方法可优化基于仿真的虚拟设计，揭示了仿真规律，实现了仿真和优化算法的快速集成。     

Petri nets based coordination component for CSCW environment

In view of the lack of efficient coordination of interdependent task in the collaborative design system, the mechanisms for temporal and resource coordination problems are established based on Petri Nets, respectively. Both of the mechanisms are encapsulated and implemented in the coordination component so as to increase the flexibility and acceptability of the system. We model the CSCW system based on Petri Nets for simulation, analysis and optimization. A case study on the overhead traveling crane is given to demonstrate and validate our theory.     

机械结构分层优化技术研究进展

复杂机械结构优化设计一般表现为多目标、多约束、多参数的优化问题,所以复杂结构优化设计过程通常存在计算复杂、不易收敛等困难。分层优化技术是复杂结构优化设计的一种有效途径,通过将优化问题中复杂的约束、设计变量以及功能目标合理分解为若干子层问题进行求解,然后通过协调得到复杂机械结构整体优化问题的结果。文章对机械结构分层优化技术的理论、应用研究现状进行了总结并探讨了其关键技术环节及发展趋势。     

Metamodel-based global optimization using fuzzy clustering for design space reduction

High fidelity analysis are utilized in modern engineering design optimization problems which involve expensive black-box models.For computation-intensive engineering design problems,efficient global optimization methods must be developed to relieve the computational burden.A new metamodel-based global optimization method using fuzzy clustering for design space reduction(MGO-FCR) is presented.The uniformly distributed initial sample points are generated by Latin hypercube design to construct the radial basis function metamodel,whose accuracy is improved with increasing number of sample points gradually.Fuzzy c-mean method and Gath-Geva clustering method are applied to divide the design space into several small interesting cluster spaces for low and high dimensional problems respectively.Modeling efficiency and accuracy are directly related to the design space,so unconcerned spaces are eliminated by the proposed reduction principle and two pseudo reduction algorithms.The reduction principle is developed to determine whether the current design space should be reduced and which space is eliminated.The first pseudo reduction algorithm improves the speed of clustering,while the second pseudo reduction algorithm ensures the design space to be reduced.Through several numerical benchmark functions,comparative studies with adaptive response surface method,approximated unimodal region elimination method and mode-pursuing sampling are carried out.The optimization results reveal that this method captures the real global optimum for all the numerical benchmark functions.And the number of function evaluations show that the efficiency of this method is favorable especially for high dimensional problems.Based on this global design optimization method,a design optimization of a lifting surface in high speed flow is carried out and this method saves about 10 h compared with genetic algorithms.This method possesses favorable performance on efficiency,robustness and capability of global convergence and gives a new optimization strat     

异地协同制造的研究

异地协同制造是通过计算机网络,将分布在不同地点的人力,设备和信息资源组织起来,使产品的开发和生产周期得以缩短,实现资源共享,明显提高了企业的市场竞争能力。着重研究了异地协同制造中的成员选择和生产协调等关键问题,为异地协同制造企业的建立和运作提供了必要的基础。     

基于BP神经网络的工程大系统协调优化

在复杂大系统的优化过程中,利用BP神经网络的近似建模技术,对大系统分解后子系统的优化结果进行系统近似建模,实现对子系统优化后的系统协调。本文提出了基于BP神经网络协调优化的理论框架,并以此方法对一耦合问题进行大系统分解优化与协调。实例分析表明此方法是可行和有效的。     

DISCRETE OPTIMIZATION APPROACH FOR 3-D SPACE PLATE-SYSTEM STRUCTURE

ＤＩＳＣＲＥＴＥＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮＡＰＰＲＯＡＣＨＦＯＲ３－ＤＳＰＡＣＥＰＬＡＴＥ－ＳＹＳＴＥＭＳＴＲＵＣＴＵＲＥ￥ＮｉｅＳｈａｏｍｉｎ；ＪｉｎＭｉａｏ（ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｍ...     

Manufacturing Resource Planning Technology Based on Genetic Programming Simulation

Network-based manufacturing is a kind of distributed system, which enables manufacturers to finish production tasks as well as to grasp the opportunities in the market, even if manufacturing resources are insufficient. One of the main problems in network-based manufacturing is the allocation of resources and the assignment of tasks rationally, according to flexible resource distribution. The mapping rules and relations between production techniques and resources are proposed, followed by the definition of the resource unit. Ultimately, the genetic programming method for the optimization of the manufacturing system is put forward. A set of software for the optimization system of simulation process using genetic programming techniques has been developed, and the problems of manufacturing resource planning in network-based manufacturing are solved with the simulation of optimizing methods by genetic programming. The optimum proposal of hardware planning, selection of company and scheduling will be obtained in theory to help company managers in scientific decision-making.     

基于内分泌调节原理的制造任务与资源动态协调机制研究

针对制造系统在动态环境下的任务与资源协调优化问题,在保证按时完工的前提下,分析了制造任务与资源协调优化过程,建立了数学模型。受人体内分泌调节机制的启发,设计了两种可以相互影响的激素(任务相关激素和资源相关激素),同时,考虑到突发事件对制造系统工作性能的影响,提出了基于激素的资源与任务的动态协调算法。实例验证表明,该算法切实可行,具有任务分配质量高、动态协调性能好、协调过程通信量小、控制系统鲁棒性较好等优点。     

采用反馈机制的多生产线制造系统协同优化

为研究具有可互替耦合设备的多生产制造系统的优化问题,给出了该类型制造系统的一般性描述,并基于经典的MiniFAB模型设计了该多生产线制造系统。为解决优化过程中训练数据不足的问题,提出了基于反馈机制的多生产线制造系统结构优化方法。为进一步提高优化方法的精度,将结构优化方法与启发式调度规则优化结合,提出了多生产线制造系统协同优化方法。案例验证了所提出方法的可行性和有效性。     

求解连续Minimax问题的粒子群优化方法

Minimax问题是一类十分重要同时也是比较困难的优化问题。提出了一种基于粒子群优化的连续minimax问题求解 方法。方法的基本思想是维持两个在不同搜索空间中不对称共同进化的群体并采用粒子群优化算法获得原minimax问题的 一个解。仿真结果显示此方法可以有效求解对称和非对称连续minimax问题。