通用再入飞行器多学科协同优化设计

探讨了协同优化方法在通用再入飞行器总体优化设计中的应用以及各学科间耦合关系.对协同优化方法的流程及特点进行了分析,以通用再入飞行器总体优化设计为对象,研究如何利用协同优化方法建立此类问题的优化模型.研究结果表明协同优化方法相对多学科可行法具有较快的收敛速度,主要是由于协同优化方法中的系统级在搜索空间时受到了3个子系统级优化一致性的制约,而3个子系统级并行地对升阻比最大、质量最小、弹道设计中气动加热量最小3个主要影响射程的因素进行了优化,最终共同缩小了设计搜索空间,同时利用学科的独立性进行并行计算,从而较快地实现了迭代收敛.      

基于代理模型的高超声速飞行器协同优化设计

建立了类X-51A高超声速飞行器的多学科模型,包括外形、气动、推进、质量、热流、弹道等学科.采用多学科设计优化(MDO, Multidisciplinary Design Optimization)方法中的协同优化(CO, Collaborative Optimization)进行了计算,计算流程中构建了两个子系统优化器与弹道学科的代理模型,使用代理模型替代了计算耗时的真实模型.同时为了对比,采用了多学科可行法(MDF, Multidisciplinary Feasible Method)进行了优化计算.结果表明,二者的优化结果基本一致,优化之后的飞行器质量比初始构型飞行器降低了15.2%,航程提升了63.5%,并且使用代理模型后计算效率也得到了很大的提升.验证了基于代理模型的协同优化方法应用于高超声速飞行器设计中的有效性.     

飞行器多学科设计优化软件系统

为解决飞行器总体设计的难点,介绍了可用于飞行器多学科设计优化的软件.该软件利用"松耦合"方式,以SQL Server 2000为数据库管理系统(DBMS),与各学科分析程序相结合.阐述了该系统的功能和软件结构、软件流程、主要模块.为解决关键技术,提出圆环图处理总体与各学科的关系,利用模糊理论进行非数值型变量的转化,提出无量纲化多目标法进行多目标综合处理,构建单一数据库进行数据管理,采用三个数据文件作为程序接口.总结了软件的特点.算例表明软件具有实用性.     

基于数据中台的数据融合集成关键技术研究

当前开发新的业务系统往往需要从其他系统引接数据,系统之间的直接数据交互增加了系统开发的复杂性。为解决上述问题,研究基于数据中台的数据融合集成关键技术,为数据中台建设提供参考。设计数据中台技术架构,实现数据引接、数据管理和数据服务。覆盖数据生命周期,设计数据中台业务流程。瞄准数据赋能目标,提升数据融合集成核心能力,采用混合架构完成多源异构数据存储,利用数据层次模型实现数据映射,应用知识图谱进行数据关联。本文提出的数据中台技术架构已在实际项目中运用,达到预期效果。     

机电系统多学科综合设计异构信息集成

为了实现机电系统多学科设计异构信息的集成,提出了机电系统多学科设计信息集成框架,建立了机电系统公共信息模型和通用数据访问接口.通过导弹发射车的多学科设计实例,验证了机电系统多学科设计信息集成框架的可行性和有效性.结果表明,机电系统公共信息模型能够为机电系统多学科设计人员提供关于机电系统信息的完整逻辑视图,通用数据访问接口为集成多学科设计工具提供了统一的数据访问方式;信息集成框架实现了信息模型异构的多学科设计应用工具之间的互操作以及信息的交流共享.     

产品协同设计中异构模型数据融合的有效策略

针对复杂产品设计中,不同设计工具产生的模型数据之间的融合问题,提出了一种工具间端到端的异构模型数据融合策略。利用数据库管理动态特性,通过模型信息共享,实现异构模型数据之间的融合。在OpenMBEE系统集成环境中,通过建模工具CREO二次开发,利用所提策略获取全生命周期设计中的动态模型属性信息,通过3D模型编辑及重用功能测试,验证了所提策略的有效性。利用自动获取可视化模型属性信息的智能算法,设计一种基于Transformer模型与双向长短期记忆(Bi-LSTM)模型相结合的模型属性智能提取算法,利用神经网络的多层感知特性,通过对模型中属性文本信息进行深度学习、特征分析,实现了对异构数据属性信息的自动提取功能。利用CAMEO建模工具设计的需求分析模型构建模型数据集,验证了智能模型信息自动提取功能的有效性。      

NGG中异构数据的集成与协同工作

在国家地质调查应用网格环境中,数据集成除了实现异构数据源中数据检索,还应满足异构数据管理系统之间数据约束关系维护与协同工作的需求.针对这一需求,提出一种基于面向服务的体系结构(SOA,Service Oriented Architecture)的数据集成机制.将虚拟化的局部数据信息与全局统一的抽象数据视图相结合,形成层次化数据信息组织模型;通过该模型,维护异构数据之间的约束依赖关系,利用数据管理系统触发器与网络服务,满足数据管理系统的协同工作需求.基于研究成果的数据集成中间件NGG-DBMs(National Geology Grid-Data Base Management system)系统平稳运行于国家地质调查应用网格环境中.      

基于知识集成模型的产品快速设计

为提升现有CAD(Computer-Aided Design)系统对设计知识的重用能力,提出 了设计知识的分层描述和集成建模方案,并给出了具体实施方法.将设计知识划分到构型层 、设计层和造型层3个抽象层次,基于UG(Unigraphics)平台的知识熔接语言(KFL,Knowl edge Fusion Language)和Open++实现了各层设计知识的描述与集成.构建了知识集成模型 的创建和重用支撑系统框架.作为应用实例,在UG平台上开发了专用减速器快速设计系统.      

高超声速飞行器后体/尾喷管优化设计

结合试验设计方法、替代模型技术和遗传算法构建一套改进的优化方法,并将其应用于高超声速飞行器后体/尾喷管的一体化设计.在构建优化方法时,针对替代模型采用渐近全局策略提高精度;针对遗传算法,采用实数编码、多目标定级排序和改进小生境技术.在后体/尾喷管的一体化设计应用中,结合高精度的计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)求解,以两个设计点的推力和升力为目标,以力矩为约束,得到优化问题的Pareto最优前沿面,优化结果在综合性能方面有很大提升.该优化方法可进一步推广应用于更复杂的优化设计当中.      

一种保持数据完整性的数据集成机制的探讨

目前,企业数据往往分散于各个独立的业务系统中,因此不能很好的实现数据的统一管理和集成,基于对分布异构数据资源特点的分析,提出了一种保持数据完整性的数据集成机制.该机制通过三级模式(本地模式、局部模式和全局模式)的映射建立了层次化的数据模型,屏蔽了数据的异构性,并提出了一个数据完整性检查算法,即在数据集成中保证了基于全局模式的数据完整性,从而达到了既能实现数据资源的共享,又能将分布异构的数据资源形成有机整体的目的,最后以地震行业前兆数据集成平台的某一应用场景为例,说明了该数据集成机制具有保持数据完整性的能力.      

临近空间飞艇外形优化设计与仿真

以临近空间飞艇为对象,针对传统外形设计方法中存在的问题,提出了新的优化设计方法,搭建了流程框架,编制了优化程序。首先研究了遗传算法及多学科设计理论,进而在此基础上建立了飞艇阻力、体面比、应力模型,利用多学科设计理念对飞艇气动、结构、强度进行了一体化设计。其次将遗传算法引入到优化设计当中,并利用Matlab和Fluent开展了联合仿真研究。最后结合实际应用需求进行了算例分析,验证了该方法的可行性和效果。     

基于动态罚函数的火星探测器多学科协同优化

针对火星探测器飞行距离遥远和飞行环境复杂带来总体设计参数难以优化的问题,建立以遥感性能和总重为综合优化目标的优化模型,考虑探测器的轨道、载荷、电源等分学科,基于协同优化方法建立火星探测器的系统级和学科级优化函数,采用自适应动态罚函数加快优化的收敛速度,最终获得协同一致的优化结果。仿真结果表明:协同优化方法应用于火星探测器总体参数优化的可行性和有效性,可为探测器的总体设计提供技术参考。     

基于地面分布式数据中心的天地一体化网络

天地一体化网络通常具有覆盖范围广、数据传输量大等特点。现有的一体化网络研究侧重于网络间传输协议,以及如何有效管理网络资源等。但考虑到当前卫星网络数据处理能力相对较差,而地面网络发展已非常成熟,因此将一体化网络与数据中心网络融合,把数据中心网分布式地接入骨干光网络中,卫星作为网络的传输节点与地面分布式数据中心网络构成统一整体;以中国电信骨干网为基础,针对一体化网络的内部传输代价和外部请求代价等多种因素,进行折中,使用整数线性规划得到网络的最优化部署。所提出的网络架构能很好地满足一体化网络的要求,提供了一种具有竞争力的信息平台设计架构。     

飞翼布局飞机控制/气动/隐身多学科优化设计

飞翼布局是先进飞机广泛应用的布局形式.飞翼布局飞机总体设计阶段不仅要考虑其隐身和气动要求,还必须高度重视控制系统的影响.以飞翼布局飞机为对象,研究控制、气动与隐身多学科优化的策略和方法.建立了适合在各学科的子空间进行多目标优化的流程,基于学科分析分配各个子空间的设计变量,并通过变量综合形成系统级的设计变量.在优化过程中,综合采用了改进的遗传算法和近似模型构造方法.针对飞翼布局飞机的特点,采用基于控制分配的控制系统结构,以时域指标作为控制学科的优化目标和约束条件.优化结果验证了所用方法的有效性,为将控制学科纳入飞翼布局飞机多学科优化提供了可行的途径.     

卫星数管等效器自校准功能的软件设计

针对某卫星数管等效器,设计了适应其自校准功能的软件部分。利用最小二乘法的曲线拟合方法以软件实现对AD的校准功能,提高数据采样的精度;根据参数校准的校准方法,阐明软件的设计思路与实现形式。设计表明,数管等效器的自校准功能能够满足其硬件的要求,提高可靠性,软件设计合理。     

基于数据表的载荷管理软件在轨工作自主控制设计

目前有效载荷在轨工作呈现多样化的趋势,为更好地适应这种多样化的任务,设计了一种在轨工作自主控制方案。该方案对多个型号的软件需求进行归纳整理和统筹分析,对在轨工作自主控制进行模块和功能划分,解决了多个载荷管理软件在轨工作控制需求差异化带来的多样化、定制化问题。通过引入可配置设计思路,建立数据表对载荷工作流程进行配置,解决了对特定载荷在轨工作流程的适配性问题,可实现多载荷多任务的在轨工作自主控制功能。该方法已在多个型号卫星的载荷管理器上使用,满足载荷单元工作流程多样化的要求。软件的重复使用不仅大大提高了软件设计和测试阶段的时间,缩短软件研制周期,还可以降低软件开发成本,并且提高软件整个研制阶段的可靠性。     

飞行器自主保障系统海量数据存储设计与研究

随着飞行器数据规模扩大,数据存储成为核心技术。针对某飞行器地面自主保障信息系统海量数据存储需求,通过软件定义虚拟化存储,设计了一种采用完全对称架构和改进哈希算法的数据存储系统,系统无单点故障,具有很高的数据存储安全性,存储架构对称,容量可无限扩展,算法改进后,读写速度和负载均衡性能明显提高。     

基于工厂模式的OSLC数据集成接口设计与实现

复杂软件系统往往由不同地域的研发团队采用不同的开发工具来协同完成,研发过程中存在数据难以集成的问题.基于开放式生命周期协作服务(OSLC)规范来设计软件协同开发数据接口,有利于提高软件协同开发的效率.首次结合工厂模式和OSLC规范设计并实现数据集成接口,将不同工具的数据集成抽象成统一的公共接口,从而采用统一的数据接口和...