气动优化设计中的紧凑混合遗传算法

与传统的梯度法相比，遗传算法的缺点在于计算过多的目标函数适应值而增加了优化设计的计算量。为了提高遗传算法的优化效率。把传统的梯度法与遗传算法相结合，建立了气动优化设计中的紧凑混合遗传算法（CHGA）。该算法将梯度法作为遗传算法中的一个遗传算子加入到遗传算法中，在保持遗传算法原有良好的全局性等优点的前提下改善算法的效率。应用混合遗传算法进行跨音速翼型的反设计和波阻优化设计，并与采用优选策略的标准遗传算法的设计结果进行比较。结果表明混合遗传算法能有效的提高气动优化设计的效率。     

扭曲尾翼弹箭气动外形多目标优化

为了提升掠飞末敏弹战术技术性能,将扭曲尾翼结构应用于弹箭气动布局,并在风洞实验基础上,结合计算流体力学、正交实验、逐步回归分析以及多目标遗传算法,对扭曲尾翼弹箭开展了以增旋、减阻为目标的气动外形多目标优化设计,最终给出了尾翼外形的Pareto优化方案。结果表明：采用扭曲尾翼结构有利于改善弹箭气动性能;所建立的气动参数代理模型,能对弹箭阻力系数和平衡转速进行准确预测,并得到了尾翼几何参数对其影响规律;基于多目标遗传算法最终得到的Pareto优化方案,达到了良好的增旋、减阻效果。该研究方法对扭曲尾翼弹箭气动优化设计具有参考意义。     

基于代理模型和线性近似的快速气动热边界求解方法

采用本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)与Kriging代理模型相结合,建立快速求解气动热参数的降阶模型。引入一种基于换热系数的线性近似方法进行热边界传递,以减少因壁温变化引起的流场迭代。以三维翼面为例,对气动热的计算分析表明,利用POD-Kriging模型快速得到的翼面热流分布与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法得到的热流分布平均误差在7%以下,而且随着POD基模态个数的提高,误差能够明显降低。结果表明该方法具有较好的计算精度,结合线性近似方法处理热边界,在不降低气动热计算精度的前提下,能够大幅度减少计算耗时。     

气动式水下武器发射器内弹道优化研究

为实现气动不平衡水下武器发射器的发射阀优化设计，提出了基于遗传算法的气动不平衡水下武器发射器内弹疲乏优化的方法和数学模型，运用该方法对现有某气动不平衡水下武器发射器的内弹进行了优化计算，并进行了优化前后的发射器性能指标的对比，由此证明该方法的可行性，展现了该方法在发射阀优化设计中的应用前景。     

基于粒子群算法的长航时无人机翼型快速优化设计

针对长航时无人机翼型气动性能优化的需求,将CFD分析技术、PSO算法与RBF代理模型方法相结合,提出了一种长航时无人机翼型快速优化设计方法。采用正交基函数描述翼型外形,并通过求解N-S方程获得翼型气动性能。使用标准粒子群优化算法对翼型气动性能进行优化,以提高全局收敛性。考虑到CFD气动分析存在计算耗时的缺点,通过径向基函数代理模型对CFD气动分析模型进行近似,以达到提高优化效率的目的。长航时无人机翼型优化算例研究表明,所提出的快速优化方法在保证优化设计质量的前提下,可以有效地降低优化计算成本,提高优化效率,具有较高的工程实用性。     

乘波体MDO子学科动态代理建模方法

多学科设计优化中应用代理模型可以较好地解决系统分析精度和效率的矛盾,动态代理技术可以根据需要在优化的过程中不断提高代理模型精度.利用三种动态代理方法——最小响应面、最大期望提高和多点加点准则,分别对一维、二维函数和一个高维的协同优化问题中外形/气动学科构造了动态Kriging代理模型,对比了三种加点准则的动态代理效果,并分析了其特点和应用条件.结果表明,最小响应面加点准则是最适合于协同优化中学科优化的动态代理方法.     

无人机翼型/多段翼型优化设计研究

为了提高采用遗传算法的气动优化设计的效率,文中探讨了将优化方法中的拟牛顿与遗传算法相结合,形成混合遗传算法,并将分布式计算与分布式遗传算法相结合,形成了基于分布式遗传算法的气动优化设计方法。应用该方法进行了无人机翼型、多段翼型的气动外形优化设计。设计实践表明,文中发展的方法是可行的,且由于采用了混合遗传算法和分布式遗传算法而提高了优化的质量和效率。     

基于遗传算法的拦截弹优化反设计研究

面向弹道导弹攻防对抗仿真的应用需求，探讨了基于遗传算法优化的拦截弹反设计方法．在综合考虑拦截弹发动机性能、气动特性、控制力与外弹道关系的情况下，建立了拦截弹优化反设计模型．针对采用固体火箭发动机的拦截弹武器系统，详细分析了反设计优化参数并进行了优化计算．计算实例表明，将GA优化理论用于拦截弹反设计，大大提高了拦截弹反设计的可信性．     

基于遗传算法的威布尔分布的参数估计及MATLAB实现

基于极大似然法的基本原理和优化模型求解的特点，将遗传算法应用于可靠性寿命分布模型一威布尔分布的参数估计。结合传统优化方法中的惩罚函数法，描述了遗传算法和大型工程计算软件MATLAB中遗传优化工具箱的使用方法。应用表明，将遗传算法应用于威布尔分布的参数估计是简单有效的。     

基于遗传算法的无人机层流翼型优化设计

以高空长航时无人机大展弦比机翼的层流翼型为研究对象，在低雷诺数范围内，把遗传算法与N—S方程气动数值解法相结合，依靠计算流体动力学CFD计算技术，对翼型进行气动外形优化设计。在基准翼型的基础上，翼型描述采用了解析函数线性叠加法，个体以解析函数中的变量构成，结合锦标赛选择、均匀交叉，进行了以提高升阻比为目标的优化设计。优化后翼型在低雷诺数条件下的升力系数及升阻比有所提高，这说明了利用遗传算法进行层流翼型气动外形优化的可行性。     

基于微粒群算法的中制导弹道优化设计

为使拦截武器有效拦截目标,将直接多重打靶算法与微粒群算法相结合,设计了一种基于微粒群算法的中制导弹道优化算法。该算法借鉴直接多重打靶算法基本思想,将状态空间与参数空间分别进行分解与分段,并在此基础上结合中制导末端条件构建性能指标函数,将弹道优化问题转化为多目标优化问题;基于对指标函数之间依赖性的分析,在求解过程中将多目标优化分解为参数层和指标层优化两部分,采用微粒群算法对其进行分层优化求解。仿真研究表明,该优化算法能够对弹道进行有效优化。     

基于非线性最小二乘法的姿态优化算法

在无陀螺捷联惯导系统中,在一种适合高自旋弹丸运动姿态测试的十二加速度计配置方案下,针对由十二加速度计的输出直接解算出角速度的方法中没考虑加速度计的安装误差问题,提出一种提高角速度解算精度的优化算法。该方法基于非线性最小二乘法从姿态角的一组初值出发开始在每一点处进行线性替代的迭代计算,搜索出满足极值点必要条件的最优角速度,从而实现对姿态角的优化解算。实验证明:该方法能有效抑制安装误差,精度高,是可行的。     

基于协同优化的鱼雷多学科设计优化

为了使用多学科设计优化方法解决鱼雷总体设计中的并行设计、耦合变量等难题,提高鱼雷总体性能,该文提出了以最大航程为目标函数,对涉及到的航程、外形、推进器及能供学科进行多学科分析,并利用基于协同优化算法的多学科设计优化方法对鱼雷外形及推进器进行设计优化.仿真结果表明,该方法能够提高鱼雷航程.     

磁屏蔽装置结构参数的组合优化方法

针对磁屏蔽装置结构参数优化问题,将解析法计算简单和数值法计算精确的优点相结合,提出一种“解析+数值”组合优化方法。确定装置的磁屏蔽性能计算是否存在解析表达式,若难以得到解析表达式,则采用人工神经网络建立其磁屏蔽性能计算模型,得到其“黑箱解析式”;采用智能优化算法在短时间内对解析式或“黑箱解析式”进行快速“粗”寻优,进而以此为基准,再采用数值法在一次寻优结果附近进行小步长精细扫描计算,实现“精”寻优;采用交互验证的方式确认寻优结果的可信度。对双层圆柱形和单层矩形磁屏蔽装置的结构参数进行优化,结果表明“解析+数值”这种从“粗”到“精”的组合寻优方法是正确的,该方法得到的优化结果比纯解析优化得到的结果具有更高的可信度。     

一种基于化学反应优化和粒子群优化的混合型优化算法

针对现有化学反应优化算法存在的不足,提出一种基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO) 和自适应化学反应优化算法(adaptive chemical reaction optimization,ACRO)相结合的混合算法(a hybrid optimization based on ACRO and PSO,ACRO-PSO)。在ACRO 算法的领域算子基础上,融入PSO 算法的全局算子,加入权重系 数控制本地搜索和全局搜索的比例,修改分解反应合化合反应出现的时机,利用化合反应输出最优解,采用标准测 试函数对ACRO-PSO 进行性能分析。仿真结果表明,ACRO-PSO 算法能高效地解决待优化问题。     

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。     

多旋翼无人机的续航优化

针对制约多旋翼无人机发展的续航问题,设计一种多旋翼无人机续航优化方法。分析几种影响多旋翼无 人机续航的常见因素,给出对续航时间的估算方法,结合目前已有的多旋翼无人机进行整体方案的续航提升,并利 用控制变量法进行实验验证。结果表明,该方法可有效提高无人机的续航能力。     

协作优化算法及其在鱼雷总体多学科设计优化中的应用

基于响应面的协作优化算法，结合鱼雷总体设计的实际特点，将鱼雷总体设计划分为9个学科，分析了各学科间的耦合因素，建立了鱼雷总体设计多学科设计优化的统一模型和基于协作优化算法的数学模型，并进行了实例验证。结果表明，基于响应面的协作优化算法很好地解决了鱼雷总体设计多学科设计优化中学科间耦合关系的复杂问题，收敛速度快，可靠性高。采用该方法能够提高鱼雷设计质量，避免人力和物力浪费，降低设计风险。     

可靠性优化方法在飞航导弹多学科设计优化中的应用

飞航导弹多学科设计优化(MDO)中,设计变量的不确定性可能降低设计结果的可靠性,传统的MDO方法无法解决这个问题。基于序贯优化和可靠性估计(SORA)的可靠性优化方法将优化设计和可靠性分析有机结合,在优化过程中考虑设计变量的不确定性,并采用单循环形式搜索优化设计结果。通过飞航导弹多学科设计优化的算例,可知基于SORA的可靠性优化方法不仅可以减小设计变量不确定性对设计结果的影响,提高可靠性,还可以有效提高计算效率。