变刚度曲筋结构表征和等几何分析与智能设计研究

随着新一代航天装备的快速发展,传统常刚度设计已难以满足薄壁部段承载重型化、结构大型化的设计需求,而变刚度曲筋结构具有更大的设计空间和承载潜力,有望成为未来飞行器轻量化的关键技术。通过从变刚度曲筋结构表征、等几何分析与优化等3个层次对现有方法面临的挑战进行综述,对显式与隐式表征、全壳/梁壳等几何数值分析模型、梯度类/演化类/智能优化方法等研究进展进行重点介绍,并展望了变刚度曲筋结构设计的发展趋势及未来可能的应用场景。     

基于外部坐标测量的六自由度并联机构标定方法

针对六自由度并联机构校准精度问题,提出了一种基于外部坐标测量的标定方法。利 用通用测量设备测量并联机构的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,其构造方式保证了所有 几何参数的可辨识性,从而不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器。在 此基础上,通过对冗余方程组的优化求解,可以得到并联机构各参数的估计值,并用它们替代理想 参数进行反解运算,实现误差补偿。仿真表明,此方法能够抑制测量噪声的影响,发挥并联机构不 存在误差累积的特性,标定后并联机构校准精度能够达到测量噪声的量级。最后将此方法应用于 实际设备的标定,经过误差补偿后其精度提高了5 倍以上。     

基于虚拟样机的机枪自动机结构参数优化

以优化机枪射击频率进而优化机枪频率匹配关系为目标,建立某型机枪枪身系统的虚拟样机模型.选择导气孔直径、活塞的有效横截面积、枪机框质量、枪机质量和枪机框缓冲簧刚度为优化变量.利用该机枪动态响应曲线测试结果及基于散布精度的射频优化理论确定该机枪良好频率匹配关系时的射击频率,最后采用序列二次规划算法对自动机结构参数进行优化.     

一种基于虚拟总轴结构的多电机比例同步控制方法

针对现有基于虚轴原理的同步控制算法难以满足某些目标成型系统中比例同步控制要求的问题,设计了一种基于虚拟总轴结构的多电机比例同步控制方法.介绍了多电机比例同步控制结构,并针对系统结构特点,以某跨超声速风洞全挠性喷管型面控制系统为应用背景,设计了电机间比例同步系数分配算法,建立了 4 台电动缸的同步控制仿真模型.仿真实验结果表明:该控制方案收敛速度快,稳定性高,鲁棒性强,能很好地实现多电机的比例同步控制.     

大型光学非球面超精密磨削的几何模型研究

大型光学非球面元件的特殊优越性使其在现代光学系统中是不可替代的,实现高效率、更经济的生产以满足对其数量与质量的迫切要求是光学元件的制造面临的一大难题.二轴联动的超精密数控机床是用来加工轴对称非球面光学元件的,若在工件主轴上安装可以精确给出旋转角度的码盘,并使用金刚石砂轮就可以用来进行非轴对称非球面的超精密磨削加工.在对轴对称与非轴对称两种不同非球面的曲率分析基础上,给出了两种曲面加工相应的几何模型.通过计算机仿真验证了该加工方法的简便与可靠性.对二轴联动的超精密数控机床的技术改造可以实现三维加工,为提高效率、降低设备投入提供了依据.     

基于粒子群遗传算法的航天产品装配顺序优化方法

航天产品的装配顺序优化(ASPFAP)具有多目标和非线性的特点,针对传统算法在该问题求解上的不足,将粒子群算法和遗传算法结合起来(PSO-GA),提出一种新的面向航天产品的装配顺序优化方法。使用优先约束关联模型(APCRM)来描述零件间的优先约束关系和关联关系;研究了粒子群遗传算法的基因组、染色体以及粒子的编码表达方法;综合考虑装配连续性、装配资源和仪器设备的影响,提出了有工程意义的适应度函数的表达式;根据APCRM生成随机的可行初始装配序列,并利用粒子群算法重构遗传算法的交叉算子对装配顺序进行优化。实例表明该方法有较好的收敛性和稳定性,优化结果具有实际工程意义。     

基于虚拟样机技术的装配式钢桥展桥机构仿真与优化

为了改善某型装配式钢桥架设和撤收过程中展桥机构的工作性能,基于虚拟样机技术建立了展桥机构和桥节的参数化模型,通过实验设计得出了影响展桥机构性能的4个主控设计变量,并以翻转液压缸极限载荷为优化目标对展桥机构进行了优化设计。结果表明：按优化方案增大展桥机构尺寸9.19%的条件下可有效降低关键杆件的峰值负载28.6%,进而改善关键杆件的受力状态,使展桥机构的整体性能得到了显著改善。     

基于神经网络和遗传算法的火炮结构动力学优化

为研究炮口扰动优化问题,提出采用非线性有限元、试验设计、神经网络和遗传算法相结合的方法进行火炮结构动力学优化。建立了某大口径火炮上装部分非线性有限元动力学模型,结合试验设计进行了火炮结构动力学分析。以试验数据为训练样本,建立了基于贝叶斯正则化算法的反向传播（BP）神经网络来模拟火炮总体结构参数与炮口扰动之间的非线性映射关系。构造了炮口扰动优化目标函数,利用遗传算法对目标函数进行求解,实现了火炮总体结构参数的动力学优化。研究表明所建立的火炮总体结构参数与炮口扰动之间的非线性映射关系具有很高的可信度,运用该方法进行火炮结构动力学优化行之有效。     

基于模糊综合层次评判法的精密齿轮制造工艺优化优先度分析

传统故障模式影响及危害度分析(FMECA)多应用于产品故障模式风险分析,而未涉及产品制造流程工艺参数优化优先度分析,且其风险优先数(RPN)分析无法对严酷度、发生概率和检测难易程度进行权重分配。因而参照传统FMECA中的RPN分析方法,以精密齿轮制造工艺流程为研究对象,并考虑齿轮制造当前工艺水平和工艺改进成本等因素,提出优化优先数分析法从而代替RPN分析法,并结合层次分析法-模糊综合评判的方法对齿轮制造流程的各个工艺参数进行优化优先等级评判并排序。最终根据评判结果,提出对重要工艺参数改进的方案,从而提升精密齿轮产品的可靠性和保障性水平。     

Structural Optimization of Machine Gun Based on Dynamic Stability Concept

Improving the firing accuracy is a final goal of structural optimization of machine guns. The main factors which affect the dispersion accuracy of machine gun are analyzed. Based on the concept of dynamic stability, a structural optimization model is built up, and the sensitivity of dispersion accuracy to design variables is analyzed. The optimization results of a type of machine gun show that the method is valid, feasible, and can be used as a guide to the structural optimization of other automatic weapons.     

基于动态稳定原理的机枪结构优化

提高机枪的射击精度是机枪结构优化的最终目标。分析了影响机枪散布精度的主要因素,基于动态稳定性的观点,建立了机枪结构优化模型,并对散布精度对设计变量的灵敏度进行了分析。—通过对某型机枪优化设计,结果表明：该方法正确可行,对于自动武器的结构修改有一定的指导意义。     

一种枪用弹簧液压浮动结构参数的优化设计方法

浮动技术作为减小武器后坐力的一条有效技术途径，其应用的关键是浮动机结构参数与自动机运动参数的合理匹配。本文针对大口径步兵自动武器用弹簧液压式浮动机，提出了一种浮动机结构参数的设计方法，并利用VC编制了优化设计的计算机软件。通过应用该软件对某高射机枪和某榴弹机枪浮动机结构参数的优化设计表明，优化后的浮动机可大幅度降低武器的后坐力。理论和实践证明该方法可行，具有一定的工程应用价值。     

基于子空间近似算法的鱼雷总体多学科设计优化

在子空间近似算法的基础上，结合鱼雷总体设计的内容和实际特点，对基于子空间近似算法的鱼雷总体多学科设计优化的相关内容进行了详细分析，建立了数学模型，并进行了实例验证，结果表明该方法对提高鱼雷的设计质量，避免人力、物力的浪费，降低设计风险等有极为重要的作用。     

平面二自由度并联机器人结构优化与操作空间选择

针对毛坯锻造自动化生产等对高节拍低精度往复运动的搬运操作需求,提出一种基于平面双滑块机构的二自由度并联机器人。由平面上互相平行的2个直线运动滑块驱动机器人末端实现竖直平面内的物料搬运运动,建立机器人运动学模型,基于灵巧度和全局性能指数进行机器人结构参数设计,同时兼顾运动周期与运动精度,获得机器人操作空间。实验分析结果表明：机器人工作周期为1.5 s,竖直位移为245 mm,末端轨迹精度为±1.5 mm,证明机器人具有良好的运动精度和足够的运动位移,以及良好的工作效率。     

面向武器装备动员生产的ェ艺过程重组技术研究

武器装备动员生产特色鲜明，工艺过程重组是动员生产的关键技术之一。基于重组理论，提出在满足资源约束和生产批量的前提下，重组工艺过程的原则和方法，建立了制造资源数据库及资源能力评价模型。重点讨论了工序与设备资源约束之间的匹配关系，改进了指派问题的数学模型，应用匈牙利算法得出配置结果，最后给出匹配问题的求解实例。     

电动伺服机构中非线性因素的优化设计

采用虚拟样机技术对电动伺服机构中的传动间隙、刚度、摩擦力矩等非线性因素进行了分析,建立了数学模型,得到了相应的仿真特性曲线。通过优化设计,并结合实际样机的试验结果,对非线性因素进行控制,取得了满意的效果。     

多学科优化设计技术在现代鱼雷设计中的应用展望

介绍了国内外多学科优化设计技术的现状与发展，基于该技术在国内起步较晚、在鱼雷领域的应用还是空白的现状，展望了多学科优化设计技术在现代鱼雷技术中的应用，认为应从4个方面开展工作：建立适合鱼雷使用的系统优化模型；确定优化算法；研究优化设计流程；建立鱼雷总体多学科优化设计平台，从而实现全雷各系统各学科的协同设计，提高鱼雷总体设计水平。同时介绍了几种优化算法，如单级优化算法、并行子空间优化算法和协作优化算法，以及几种优化设计平台，如美国Engineous Software公司开发的iSIGHT软件、Sandia国家实验室开发的DAKOTA软件、Vanderplaats开发的VisualDOC软件、Phoenix Integration公司开发的ModelCenter软件等的技术特点。     

火星探测器轨道设计与优化技术

介绍火星探测器轨道设计以及优化技术,并对大推力轨道设计方法、小推力轨道设计方法以及借力飞行轨道设计方法等进行综合分析,为未来的火星探测器轨道设计提供参考.     

多学科设计优化中搜索策略研究

针对多学科设计优化的问题复杂性, 探讨现有优化算法在多学科设计优化问题中的适用性, 以确定搜索策略的选择.回顾了经典优化方法在优化设计中的应用, 介绍了软计算在多学科设计优化中的应用, 并对软计算中的智能优化算法及其在多学科设计优化中的应用作了研究, 最后对多学科设计优化中搜索策略的发展方向作了阐述.