卫星总体多学科设计优化过程分析

多学科设计优化方法是实现卫星设计“快、好、省”目标的有效手段,但在实际应用中存在较大困难。根据多学科设计优化方法中多学科设计、多学科分析和多学科优化问题的分解思路,分析了多学科设计优化方法应用于卫星总体设计存在的现实困难和工程实践中必须考虑的设计因素;通过对卫星总体设计过程的分解与分析,提出了多学科设计优化方法与卫星总体设计流程相融合的技术途径,为进一步构建面向卫星总体设计的分布式协同软件框架提供了参考。     

卫星总体多学科设计优化过程分析

多学科设计优化方法是实现卫星设计“快、好、省”目标的有效手段，但在实际应用中存在较大困难。根据多学科设计优化方法中多学科设计、多学科分析和多学科优化问题的分解思路，分析了多学科设计优化方法应用于卫星总体设计存在的现实困难和工程实践中必须考虑的设计因素；通过对卫星总体设计过程的分解与分析，提出了多学科设计优化方法与卫星总体设计流程相融合的技术途径，为进一步构建面向卫星总体设计的分布式协同软件框架提供了参考。     

高超声速飞行器多学科优化建模方法

为建立高超声速飞行器多学科设计优化软件系统,研究了一种面向多学科设计优化的建模方法.通过分析系统分解带来的学科设计冲突,建立了两种多学科连续性条件.据此连续性条件,结合现有飞行器设计流程,提出了一套建立多学科设计优化模型的方法,包括系统分析模型和系统优化模型.针对高超声速飞行器方案设计,研究了包含弹道/控制、气动、超燃冲压发动机、结构、热保护系统等五个学科的多学科设计优化问题.采用所研究的多学科设计优化建模方法,构造了系统级模型,并在框架软件中按照此模型集成各学科软件,建立了高超声速飞行器多学科设计优化软件系统.     

基于主体参数化分析的潜水器多学科优化

为提高潜水器的综合性能,基于多学科设计优化思想,进行了一型潜水器学科分解,确定了设计参数及总体设计模型的数据传递关系。进行了ABAQUS软件和STAR-CCM+软件的二次开发,设计了结构学科和艇型学科参数化分析流程,实现了主体参数化分析。采用四阶响应面模型建立了艇型学科、结构学科近似模型,对推进器参数进行了拟合,建立了推进学科近似模型,对机电设备学科进行了定量处理,确定了能源学科与推进学科、机电设备学科之间的关系,建立了能源学科分析模型。基于学科分析模型,对系统层进行了分析,同时进行了设计变量灵敏度分析,建立了基于多学科可行方法的潜水器多学科优化模型。利用第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行了求解,在Pareto解集中选择部分方案与初始方案对比,结果表明：所选择的方案优化效果明显,提升了潜水器的综合性能。     

复杂工程系统多学科设计优化集成环境研究

复杂工程系统的设计是一个多学科互相适应的系统过程,是一个多学科交叉综合设计优化的多目标决策过程。针对复杂工程系统设计过程,提出了复杂工程系统多学科设计优化集成环境模型,作为提高设计自动化的平台,给出了集成环境的体系结构和技术结构方案,定义了集成环境优化设计的流程;详细说明了工程系统多学科设计优化方法、智能产品模型两项关键技术。最后对集成环境的实施和验证做了相应的阐述。     

基于物理规划的多学科多目标设计优化

针对复杂产品多学科多目标设计优化存在的耦合严重、计算效率低、难以获得体现设计者偏好的最优解等问题,提出了基于物理规划和改进的协同优化策略的多学科多目标设计优化方法,阐述了该方法的基本思想并给出了设计优化流程.该方法密切结合实际工程设计经验,将多目标优化问题转换为反映设计者偏好的综合目标优化问题,采用改进的协同优化策略建立多层次的优化模型进行并行优化,得到了反映设计者偏好的最优解.以飞机起落架缓冲器为例,证明了该方法可以较好地求解多目标优化问题的折中非裂解.     

多学科优化设计技术及其应用研究

多学科优化设计已被广泛应用在汽车、飞机、工程机械等行业.利用多学科优化理论建立机械、液压、电控等多学科优化模型,在ISIGHT软件中搭建优化流程,进行DOE试验设计、优化设计、可靠性稳健性优化设计,得到系统优化结果,可以节约产品成本,提高产品质量.本文介绍了多学科优化设计的发展,并进行了一典型构件的优化设计.     

战术导弹方案设计智能优化系统的研究

为了快速获得导弹设计的优化方案，开发了一个战术导弹方案设计智能优化系统，并研究了推理机制、协同优化策略及优化算法库等关键技术。该系统首先通过基于人工智能技术的方案设计平台获取初始设计方案，然后在保障方案可行的前提下，采用基于响应面的的多学科优化设计方法获得若干个相对最优的设计方案，最后通过评价决策子系统从优化设计方案中选取满意方案。文中通过某型号飞航导弹的方案优化设计实例，验证了该智能优化原型系统的有效性。     

基于通用物料清单的完整产品总体设计方案配置研究

面向融合有形产品与无形服务的完整产品总体设计方案开发,提出了基于通用物料清单表达的完整产品变量化配置模型.分析了完整产品及其总体方案配置设计的内涵与概念,建立了基于通用物料清单的完整产品结构表达.利用质量功能配置方法实现了客户需求向完整产品结构的映射,在成本与设计约束下,优化了总体设计方案的产品规格与模块性能定位.给出了方案配置的多约束定义,基于变量化配置,建立了层次化完整产品总体方案配置设计模型.最后给出了水平定向钻机完整产品总体设计方案的配置实例,并验证了所提方法的可行性.     

一种面向复杂系统的多学科设计优化方法

目前复杂系统多学科设计优化的工作主要集中在结构设计或设计过程的某个阶段,较少从整体角度对多学科设计优化过程进行研究。文中在前人系统分解研究的基础上,提出了一种基于学科分解的多学科设计优化方法,并建立了具体实现该方法的框架和应用流程。借助多学科设计优化领域主流分析软件Isight为优化平台,通过批处理命令调用各学科专业软件循环运行实现多学科综合设计,利用数据挖掘寻找整体最优解在应用层面实现了复杂系统整体优化设计。最后以某T形波导连接器隔板位置和形状优化设计为例,展示了该优化方法的应用过程和实效性。     

基于人工神经网络的多学科优化设计研究

多学科优化设计的两大难点是子学科间的信息交换和系统分析计算的复杂性。为此，在一致性约束算法和并行子空间算法基础上，提出了一种基于人工神经网络响应面的多学科优化设计算法，它是一种二级结构的优化方法，即学科层仅满足局部约束，系统层提供一种协调学科间冲突的机制，保证在相关变量和耦合变量上的一致性，使设计方案不断改进。通过某型号飞航导弹系统的优化实例，验证了算法的有效性。     

复杂机械产品虚拟样机多学科设计优化研究

为了以尽可能高的效率求得复杂机械产品虚拟样机尽可能优的设计方案，提出了一种将多学科设计优化方法与计算机仿真分析相结合的虚拟样机优化设计模式。通过将多学科设计优化方法应用于虚拟样机的并行设计过程，构建了虚拟样机的多学科设计优化集成平台，由多学科优化来驱动设计分析进程，形成虚拟样机集成的闭环自动迭代优化设计过程。针对汽车设计，给出了虚拟样机多学科设计优化的集成分析流程，同时利用虚拟样机的动态特性显示，直观地表现出复杂产品多学科设计优化过程中设计方案的变化。     

多学科设计优化研究进展

多学科设计优化是一种基于学科分析和优化的集成的系统设计方法论,是解决航天器设计等复杂工程系统问题的有效手段。综述了多学科设计优化的研究进展及其在航天器设计中的应用。重点介绍了系统数学建模、分解与组织技术及多学科设计优化算法等关键技术,讨论了多学科设计优化目前存在的问题和发展趋势。     

基于iSIGHT的单学科设计优化与多学科设计优化的比较

研究了单学科设计优化技术和多学科设计优化技术,在iSIGHT和Ansys软件集成环境下,对CellPhone进行优化.单学科设计优化平台和多学科设计优化平台得出的优化结果进行了比对,验证了多学科设计优化平台的先进性和全面性.     

考虑不确定性的多学科设计优化分解方法

为提高不确定性情况下多学科设计优化分解的合理性,研究不确定性因素对分解目标的影响,提出了考虑不确定性的多学科设计优化分解方法.首先将布尔型函数关系矩阵扩展为"相关性一规模"两层函数关系矩阵,给出了规模矩阵元素与设计变量不确定性的定量关系.然后针对该矩阵提出了任务规模、任务平均度和任务耦合度的概念,给出了三者的计算方法.在此基础上分析确定了优化目标、约束条件、优化变量,建立了整数规划模型,并应用遗传算法进行求解.最后以齿轮减速器为例进行分解,分解结果证明了本方法的合理性与先进性.     

基于XML和过程本体的多学科设计优化过程集成与资源共享

为解决复杂产品多学科设计优化的过程集成和不同学科设计资源的共享问题,提出了基于可扩展标记语言和过程本体的设计过程描述元模型;给出了过程集成交互的语义映射规则及映射的具体过程,构建了基于可扩展标记语言的过程定义语言核心元素的描述规则,实现多学科设计优化设计过程及资源的信息共享与交互;最后,设计开发了支持燃气舵多学科设计优化的过程集成和资源共享平台,通过实例验证了该方法的有效性。     

复杂产品设计与多学科设计优化综述

开展复杂产品(系统)设计理论和方法研究有助于提高复杂产品的设计水平,也是当前产品设计研究领域中的热点和难点.多学科设计优化(MDO)作为解决复杂产品(系统)设计难题的一种最新、最有效的理论和方法,受到越来越广泛的关注.在分析产品设计活动的基础上,论述了复杂产品(系统)的概念,分析了复杂产品及其设计的复杂性.系统研究了多学科设计优化的提出、定义、主要思想、国内外研究与应用现状、主要研究内容和关键技术等问题,讨论了国内广泛并深入开展多学科优化设计研究和应用的必要性和紧迫性.     

多学科优化集成设计框架

多学科设计优化 (MultidisciplinaryDesignOptimization—MDO)方法是解决复杂工程系统设计的有效方法 ,实施多学科优化方法的软件框架称之为多学科优化环境 ,介绍国内外在多学科优化集成设计框架的研究现状 ,以及我所正在开发的产品协同优化平台 (CoLlaborativeOptimizationVector CLOVE)。