变信赖域序列凸规划RLV再入轨迹在线重构

针对可重复使用运载器（RLV）的再入轨迹重构问题,提出一种基于变信赖域序列凸规划的RLV再入轨迹快速求解方法. 首先,通过离散化及对非凸约束的线性化处理,将RLV的非凸轨迹优化问题转换为凸优化问题,然后通过序列凸规划方法对凸优化问题进行求解. 在序列凸规划求解过程的初始迭代中,采用预测校正算法对初值猜测轨迹进行设计,确定轨迹求解的终端时间;在后续迭代过程中,设计基于优化性能指标的信赖域更新策略,提升算法的收敛性能. 在轨迹快速求解方法的基础上,考虑RLV再入过程中可能发生的突发事件,如实际轨迹大幅度偏离参考轨迹或目标点变更,基于变化的初值约束及终端约束在线重构轨迹,并结合重构轨迹和LQR（Linear quadratic regulator）方法设计再入制导律实现对重构轨迹的有效跟踪. 最后,将此设计方法与Gauss伪谱法及传统序列凸规划算法进行仿真对比验证. 仿真结果表明:变信赖域序列凸规划方法相较于伪谱法和传统的序列凸规划方法在轨迹求解实时性及收敛性方面有较大的提升,具备应用于轨迹在线重构的能力,此外,所提出的轨迹在线重构方法具备良好的鲁棒性以及抗扰性.     

整体式柔性机构的多目标可靠性拓扑优化设计

在用多目标连续体拓扑优化方法设计整体式柔性机构时,将材料弹性模量和外载荷视为随机变量,因而作为目标函数的机构应变能和交互势能亦为随机变量．采用一次二阶矩可靠性理论中的Hasofer-Lind和Rackwitz-Fiessler方法,推导了应变能与交互势能双模式串联时的系统失效概率的迭代计算公式,建立了一个整体式柔性机构多目标可靠性拓扑优化设计对偶数学模型,采用序列凸规划理论中的对偶算法进行优化求解．以反向器柔性机构设计作为仿真算例,结果表明,随着可靠性约束指标的增大,拓扑优化设计结果趋向保守．     

基于粒子群算法的装配规划研究

根据复杂产品装配规则问题的特点和要求,提出了一种粒子群装配优化算法.该方法采用干涉矩阵作为优化解的几何搜索空间.以重定向次数、工具更换次数、装配类型改变次数作为装配成本评价指标,实现了对装配过程的多目标优化.并得到最优装配规划序列.通过实例时算法的有效性进行了验证.     

桁架结构拓扑优化的半定规划建模与求解

为克服桁架结构拓扑优化传统模型中优化问题非凸、多重特征值不存在常规梯度等困难,将考虑多种约束的桁架结构拓扑优化问题建模为统一的半定规划(semidefinite programming,SDP)模型.首先给出体积、柔度、基频和全局稳定约束的等价半定形式;然后基于桁架结构刚度和质量矩阵的线性表达式,将考虑体积、柔度和基频的优化问题表述为线性半定规划对偶规划问题的标准形式;最后分别以全局稳定约束和应力约束为例,对非线性半定约束和非线性常规约束进行了近似处理,建立了一般非线性模型的近似半定模型并给出了序列求解算法.线性半定规划模型将传统的非线性非凸模型转化为凸模型,具有良好的数值特性;对非线性约束的处理方法使统一模型既能利用半定约束的良好特性,又能够考虑多种常规约束,有助于提高优化结果的工程实用性.优化算例表明,半定规划模型和算法具有多种约束下桁架优化问题的求解能力,且能够处理包含多重特征值的基频约束和全局稳定约束,证明了所提模型和算法求解桁架结构拓扑优化问题的有效性.     

考虑尺寸效应的夹芯结构拓扑优化设计

文章研究了夹芯结构中周期性单胞构型设计时尺寸效应。以夹层板的宏观响应为目标函数,将夹层板的上、下面板作为非设计域,在满足给定的体积约束情况下,采用变量关联技术和凸规划对偶优化算法设计不同尺寸的三维夹芯表征体胞构型。最后,根据优化结果深入分析并探讨了单胞尺寸和材料用量对夹芯结构构型设计的影响。     

水资源优化配置的双层多目标规划模型

利用双层多目标规划研究了基于水权的水资源优化配置问题.将水资源管理机构和各用水者分别作为上、下层决策者,建立了水资源管理机构以水资源总效益最大和水质污染最小为目标、各用水者以取水效益最大为目标的双层多目标规划模型,并给出了相应的求解算法.最后用一个简单的算例验证了模型的可行性.     

基于多目标演化算法的序列密钥生成方法

将评价密钥流随机性的2个指标作为多目标演化算法的2个优化目标,提出了一种基于多目标演化算法的序列密钥生成方法--MOEASEP.由于该算法基于演化算子的随机特性和多目标演化算法的特点,其生成的密钥流具有高随机性、混沌性和长周期性.实验结果亦表明,利用该方法产生的序列密钥具有良好的性能.     

考虑电压稳定性的快速多目标无功优化方法

针对多目标无功优化方法存在寻优时间过长,优化结果针对性不强以及难以实现自动实时控制的问题,将一种基于ε-支配域的多目标进化算法应用到多目标无功优化的求解中,根据多目标模糊评价函数各目标分量的不同重要程度,构建出自适应ε-支配域,生成相应的后评价模糊控制器以实现优化结果的智能选择.在IEEE14,IEEE30和IEEE118节点系统上进行仿真试验,并与几种典型的多目标优化方法进行比较,证明了所提出的方法能使多目标无功优化的速度得到较大提高,针对系统的薄弱环节进行改进,从而更适用于电力系统自动实时控制.     

求线性比式和问题全局解的新方法

针对广泛应用于运输计划、政府契约等实际问题中的一类凸约束域上的线性比式和问题（P）提出一凸化方法。首先给出问题（P）的等价问题（Q）,然后对问题（Q）中的目标函数进行界的放缩,把原问题转化为一个容易求解的凸规划问题.数值算例表明这个方法是有效可行的。     

位移约束下连续体结构拓扑优化分析

为了研究位移约束下多工况连续体结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法,建立了以结构质量为目标的拓扑优化模型.刊用单位虚载荷法,将位移约束表示为设计变量的显式关系.另外,利用对偶理论,将建立的优化模型转化为对偶模型,用序列二次规划法进行求解,从而减少了设计变量的数目,提高了求解效率.利用PCL语言在MSC/Patran开发平台上对本算法进行了实现,二维和三维连续体结构的数值算例表明了该方法的可行性与有效性.     

升力式再入飞行器再入轨迹优化分析

在充分调研分析国内外轨迹优化方法的基础上,选择直接法将升力式再入飞行器的再入轨迹优化问题转化成参数优化问题,而后采用序列二次规划法来解该参数优化问题,并采用C＋＋语言编写了优化算法,最后进行了再入飞行器的最大射程轨迹优化分析.仿真结果表明,采用本文所述的方法能够对升力式再入飞行器这一类轨迹优化问题进行优化分析,并具有较...     

一类数据不确定的非线性规划在闭凸集下的鲁棒优化

研究一类数据不确定的非线性规划的鲁棒优化问题,利用凸分析的知识首先推导出此问题在一般不确定集下的鲁棒对应形式,然后当其定义在由一系列凸不等式定义的闭凸集下时,巧妙把它的鲁棒对应形式转化成有限确定的优化问题,最后验证了此方法的可行性.     

Novel robust beamforming algorithm using sequential quadratic programming

Aiming at the probably existing performance loss and high computational complexity of the robust beamforming based on steering vector estimation with as little prior information as possible which is solved by the semi-definite relaxation (SDR) approach, a novel robust beamforming algorithm using sequential quadratic programming (SQP) is proposed. The original non-convex problem is linearly approximated to a convex subproblem using the first order Taylor's series, and the optimal solution is found out by solving the convex subproblem iteratively. Moreover, considering the mismatch of the sample covariance matrix, the SQP-WC method based on worst-case performance optimization is presented to improve the performance of the proposed SQP method. Theoretical analysis and simulation results show that the proposed SQP algorithm can converge fast and its convergence point approximates the optimal solution to the original problem, which indicates that the SQP method can effectively reduce the computational complexity compared with the SDR method, and furthermore, the SQP-WC method can effectively improve the performance of the SQP method with a small parameter.     

Global optimization over linear constraint non-convex programming problem

When solving a general nonlinear problem,the so-lution method used by traditional methods,e.g.,Qua-si-Newton[1,2]and General Reduced Gradient[2],re-quires the computation of derivatives.The finite differ-ence approach often uses the basic scheme to generatederivatives.For highly nonlinear cases,this approachmay have poor numerical precision for computing thematrix of partial derivatives of the constraints[3],theso-called Jacobian.Qualitatively,if a model is non-convex,it means that a solutio…     

凹多乘子规划问题的全局优化算法

针对广泛应用于经济管理、工程设计和证券分析等实际问题中的一类凹多乘子规划问题（P）给出了一全局优化算法。利用问题（P）的等价问题（P1）和函数的凹包络,建立了问题（P1）的松弛凸规划（PR1（H））,通过对（PR1（H））可行域的细分以及一系列（PR1（H））的求解过程,从理论上证明了算法收敛到问题（P）的全局最优解。     

升力式再入飞行器多约束多阶段弹道优化设计

结合再入飞行器实际任务需要,以升力式再入飞行器机动突防弹道优化设计为研究目的,给出了多约束多阶段弹道优化模型,研究了弹道优化数值解法理论,将该多约束多阶段优化问题的多个阶段弹道优化模型统一于1个优化算法;采用直接法＋序列二次规划法解该优化问题,得到了满足相应约束的再入机动突防弹道.仿真结果表明,采用该方法能够进行升力式...     

倾转旋翼机短距起飞单发失效着陆的轨迹优化

为进一步改善倾转旋翼机短距起飞单发失效后着陆轨迹优化的操纵策略,建立适用于倾转旋翼机单发失效后轨迹优化的增广飞行动力学模型并进行计算分析.首先,在基本纵向刚体模型的基础上建立关于操纵量的代数方程和微分方程组,形成增广飞行动力学模型,从而能反映出旋翼拉力系数、后倒角与驾驶员操纵杆量之间的关系,同时也能在轨迹优化中考虑到操纵系统特性对操纵量变化速度的限制,避免操纵量在优化过程中跳跃不连续;然后,采用直接转换法将着陆过程中的最优操纵策略和最优轨迹问题转化为非线性规划问题,并使用序列二次规划算法进行求解;最后,以XV-15倾转旋翼机为例,计算了短距起飞单发失效后安全着陆的最优解,并与相关文献数据进行对比.结果表明,在飞行路径、地速、旋翼转速和俯仰角的变化趋势与文献基本一致的情况下,需用功率、拉力系数与纵向周期变距杆位移等变化更加柔和,此外优化结果还包含了现有方法无法得到的操纵量和操纵速率信息.由增广飞行动力学模型得到的轨迹优化结果可以为单发失效时驾驶员实施安全着陆提供更多有用的依据.