粒子群优化算法在船型优化设计中的应用仿真

研究船舶外形结构优化设计,由于船舶在航行过程中,不同型号的船舶机动性能力和稳定性存在着较大差异,造成船舶外形的梯度信息突变明显.传统的优化设计方法多是基于梯度信息的优化设计方法,在船舶外形结构梯度发生突变的情况下,很容易陷入梯度差过大,结果不收敛,造成外形设计的缺陷较为明显.为解决上述问题,提出一种基于粒子群优化算法的船舶外形优化设计,利用粒子群的搜索能力,对设计结构中的参数进行最优搜索.针对船舶外形梯度信息差异大,很难小范围收敛的问题,通过遗传算法对其进行优化,使得参数在小范围内也能实现最优化.保证设计结果的稳定,仿真结果表明,改进算法设计的船舶外形参数在升力、阻力和升阻比等参数上有了较为明显的优化,在全航行周期中具有更优的性能.     

平流层飞艇外形的设计优化

平流层飞艇是依靠浮力升空的飞行器.飞艇外形对于平流层飞艇的设计至关重要,为了获得能够满足动力结构和重量等各个学科要求的最优艇形,将综合设计优化技术引入到飞艇外形设计中,提出了适用于优化的飞艇外形生成曲线,分析了与外形有关的气动、结构和重量等因素,建立了飞艇气动阻力、表面积和最小环向应力的模型,构造了复合目标函数,并针对某飞艇外形进行了优化设计.仿真结果证明,利用蒙特卡罗算法优化设计后的艇形优于传统艇形.     

基于遗传算法的高速列车头型多目标优化

高速列车的气动阻力与列车的外形,特别是头部外形有着密切的关系.为了改善列车气动性能降低列车运行的气动阻力,建立高速列车的三维参数化模型,以高速列车头部所受的阻力和升力为优化目标,通过FLUENT软件与Isight软件多学科优化联合仿真分析方法,利用Sculptor软件对车头部分网格自动变形,基于计算流体力学,实现对高速列车流线型头型进行减阻的多目标自动优化设计.优化完成后,得到影响优化目标阻力和升力的关键设计变量,并对优化设计变量和优化目标之间的非线性相关性进行分析.通过对比原始流线型列车气动性能发现,列车头部的长度对阻力的影响比较大,列车头部的高度能够对列车所受到的升力产生较大的影响.     

基于MAS的多UUV编队智能优化控制

针对无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)编队航行的实际背景和限制条件,提出了一种基于多智能体系统(MAS)技术的多UUV编队智能控制方法。利用多Agent之间的交互作用,以灵活便捷的方式进行各UUV之间的协同优化,从而实现多个UUV的自主编队航行。考虑到控制器在编队保持中的重要性,对面向UUV编队航行的控制率和实现算法进行了重点研究,设计了UUV编队控制器,并通过仿真实验验证了该算法的鲁棒性和稳定性,最后对多UUV编队智能控制方法进行了仿真验证和分析。     

非对称博弈下多UUV基地防卫协同对抗策略

针对非对称博弈下的水下无人对抗问题,开展对基于基地防卫的多无人水下潜航器(unmanned underwater vehicles, UUVs)协同对抗策略研究。在双方能力和数量有差异的非对称博弈情况下,设计UUV基本行为,分别基于红、蓝方能力设计对抗策略选择方法;本文提出红方多UUV分层决策算法,并设计红方多UUV角色分配方法;在防卫任务中基于目标偏航角设计两种红方多UUV联合防卫方法;并相应给出设计蓝方UUV策略及决策方法。最后设计水下对抗仿真实验,从对抗过程的事件决策、UUV机动控制等方面验证了本文设计的对抗方法对水下非对称条件下的多UUV对抗问题具有有效性。     

高空远程滑翔UUV数值仿真研究

研究滑翔翼优化气动特性,高空远程滑翔UUV是一种集无人空中飞行器技术和水下航行器技术于一体的新概念远程UUV,为了能获取各种气动参数,应用计箅流体力学的数值仿真方法对高空远程滑翔UUV的相关气动特性进行了研究.针对高空远程滑翔UUV的气动外形,通过求解自适应笛卡尔网格欧拉方程,用高空远程滑翔UUV的三维绕流流场进行了数...     

基于FFD技术的飞翼布局无人机翼型优化研究北大核心

飞翼布局无人机气动布局特点要求对选用的翼型进一步优化以满足其性能要求,针对飞翼布局无人机翼型性能需求,结合FFD参数化方法,CFD流场求解以及NSGA-II多目标优化算法,建立了飞翼布局无人机高亚音速状态下翼型优化设计流程,实现了翼型巡航状态下阻力最小和俯仰力矩最小的优化目标,并对优化设计结果进行了分析,结果表明文中建立的优化设计方法可广泛应用于工程实践中,基于初次优化后的Pareto解进行二次优化能明显提升优化效果。     

基于VB的风力机叶片外形优化设计

为了实现风力发电机风轮叶片外形的优化设计,以风场风速分布为基础提出了综合优化目标;以片条理论为基础提出了以展弦比为关键参数的修形约束条件的气动优化目标,建立了叶片外形优化设计的数学模型.采用枚举法和循环结构,选用Access数据库,应用Visual Basic编制程序实现叶片外形的优化设计.针对内蒙古某地区设计了1.5MW风力机叶片,与国外同功率某通用叶片进行了对比分析.结果表明,两种叶片外形基本吻合,而且文中设计的叶片在性能上有明显优势,同时也验证了文中提出数学模型的可靠性和程序的实用性.     

一种通信优化的多UUV协调算法仿真

研究多UUV间的快速通信方法.针对多UUV间通过水声通信进行交互信息时存在时延的问题,研究了在通信时滞下多UUV沿多条给定路径编队运动的控制器设计问题,提出了一种基于过程控制算法的通信优化方法.利用粒子滤波算法,对通信信号进行滤波处理,去除信号中的噪声,从而为通信优化提供准确的数据基础.利用过程控制网络,对通信数据进行快速的传输,从而实现通信优化处理.实验结果表明,利用本文算法进行通信优化处理,能够避免传统算法通信时延的缺陷,有效的提高了通信效率,取得了令人满意的结果.     

基于遗传算法的临近空间飞艇多学科优化设计

临近空间飞艇设计中,确定系统总体参数、给出优化的艇体外形十分关键,针对传统设计方法,为改进其中串行设计的不足,提出了并行多学科优化设计方法;并基于遗传算法开展了飞艇外形优化设计方法研究,结合气动、结构、强度进行了一体化优化。仿真结果表明利用遗传算法开展飞艇多学科优化是可行的,另外在进行设计时,不能仅将减阻作为研究重点,还应全面考虑结构重量、强度等其它因素。