结合单元渐进删除的变密度拓扑优化方法EI北大核心CSCD

在面向连续体拓扑优化问题的固体各向同性惩罚微结构模型中,由于密度或灵敏度过滤的存在,优化结果中会出现灰度单元,影响结构的清晰度.针对此问题,运用渐进结构优化法的思想提出了一种结合单元渐进删除的变密度法.在SIMP法的基础上加入单元渐进删除的过程,单元删除阈值由平均单元相对密度及缩减系数确定,引入包括2个可调控参数的Sigmoid函数表达缩减系数,从而逐渐删除优化过程中产生的灰度单元.在讨论参数取值变化对缩减系数影响的基础上,以MBB梁为例确定参数取值的范围.将结合单元渐进删除的变密度法应用于MBB梁和悬臂梁柔度优化的算例,实验结果表明,该方法可与灵敏度过滤、密度过滤以及Heaviside投影相结合,具有较好的通用性,并能够有效地抑制SIMP法的灰度单元,显著地提升了优化效率.     

抑制灰度单元的改进优化准则法

为了抑制连续体结构拓扑优化结果中的灰度单元,提出2种改进的启发式优化准则法.该方法与固体各向同性惩罚微结构(SIMP)材料描述方式相结合,利用光滑的Heaviside函数使灰度单元趋于0或1两极分化;在每一轮优化迭代中能自然满足体积约束函数,不仅能有效地抑制灰度单元的数量,而且提高了优化求解的效率.最后通过二维经典拓扑优化算例验证了文中方法的正确性.     

基于准则法的飞机薄壁结构可靠性优化设计

针对传统的安全因数法考虑载荷和强度不确定性因素对飞机安全性的影响太笼统,无法从根本上减轻飞机结构质量的问题,提出一种飞机结构可靠性优化设计方法.根据应力-强度干涉模型计算结构单元的可靠度,建立以单元满可靠度为准则的优化模型,实现包含可靠性约束的结构尺寸优化.该功能已经加入到COMPASS中.算例结果表明该方法能够减轻结构质量,改善结构可靠度.该方法为开展飞机结构不确定性设计提供技术手段.     

基于变密度法的飞行器升力面结构多目标拓扑优化设计

为研究权衡结构刚度与低阶振动频率的飞行器升力面最优结构设计,提出两种多目标拓扑优化方案（约束法、结合约束法与评价函数法）.基于变密度方法,在约束法方案中将多目标优化转化为设定参考点位移约束和低阶振动频率约束下,求解结构质量最小化的优化问题.在结合约束法与评价函数法方案中,定义组合柔度指数为评价函数（结构柔度与振动频率的函数）,将多目标优化转化为设定低阶振动频率约束和体积分数约束下,求解结构最小组合柔度指数的优化问题.结果表明两种方案的优化结果具有一定的相似性,各有所长.优化设计不仅减轻了升力面结构重量,而且提高了结构的一、二阶振动频率.     

基于ESO的动态解耦方法及其应用仿真*

针对多变量系统控制中的耦合问题,提出了一种基于扩张状态观测器（ESO）的动态解耦方法。该方法将系统输入变量间的耦合作用、被控对象参数时变和外界干扰视为一个总的扰动,用ESO估计该总扰动并反馈到控制器进行补偿,从而实现动态解耦;对解耦后的每个子系统,分别设计出了基于误差最小二乘指标的神经元自适应PID（NAPID）控制器。该方法简化了解耦过程,放松了对系统模型的要求,计算量小、鲁棒性强。最后用该法对蒸馏塔进行控制仿真,仿真时使用混沌优化方法对ESO的参数进行了离线优化,并给出了与模糊PID解耦控制方法对比的     

单纯形法的布谷鸟搜索算法及其在约束优化问题中的应用

为求解约束优化问题,针对布谷鸟搜索算法(CS)后期收敛速度慢,求解精度不高等不足,利用单纯形法局部搜索能力强的特点,提出了基于单纯形法的布谷鸟搜索算法(SMCS)。算法首先用CS算法进行全局搜索,再用单纯形法进行局部搜索。10个标准测试函数的实验结果表明,SMCS算法相对于CS算法有更强的寻优能力,再将算法用于求解减速器设计、伸缩绳设计、焊接条设计等约束优化问题。实验结果表明,CS算法和SMCS算法均能求出比其他文献更优的解,且SMCS算法求出的解更优、稳定性更强。     

基于无网格局部Petrov-Galekin法的板结构拓扑优化

为将无网格法的优势集成到结构拓扑优化中,基于无网格局部Petrov-Galerkin(Meshless Local Petrov-Galerkin,MLPG)法进行板结构的拓扑优化.基于带惩罚的各向同性固体微结构(Solid Isotropic Microstructure with Penalization,SIMP...     

基于蚁群系统的参数自适应粒子群算法及其应用

为了解决粒子群算法惯性权重自适应问题,提出一种基于蚁群系统的惯性权重自适应粒子群算法(AS-PSO).AS-PSO首先将惯性权重取值区间离散化,各个惯性权重子区间在初期赋予相同的信息素;然后,粒子群算法中的各个粒子,根据各个惯性权重子区间中的信息素浓度和粒子在搜索空间中分布的先验知识,确定各个惯性权重子区间的选择概率,并进而实现粒子的空间搜索;最后,基于粒子的进化信息,实现惯性权重子区间信息素浓度的更新.仿真研究表明,AS-PSO算法在种群进化寻优的同时,能根据种群的进化信息,通过蚁群算法实现惯性权重参数的自适应调整和进化,且不增加测试函数的调用次数;算法寻优性能优于传统的自适应粒子群算法和根据速度信息自适应调整参数的粒子群算法.同时,算法实际应用于复杂系统模型参数的优化估计,获得满意结果.     

基于向量分析的频域稳定性判据及其应用

稳定性是控制系统性能分析的首要问题,频域稳定性判据以其方便直观的特性获得了广泛应用。本文基于特征矢量分析,利用系统极点分布与特征多项式相频特性幅角增量的关系,推导了一种关系直接、概念清楚的频域稳定性判据表达形式,改善了目前采用复变函数幅角映射理论论述Nyquist判据时不够直观易懂的不足。针对判据应用中出现的开环幅相频率图的画法和稳定性判断方法进行了论述,化繁为简,并给出了实例互为印证。     

基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计

为获得最优的初始设计方案,在车身概念设计阶段对车身结构进行拓扑优化。车身结构性能指标综合考虑整体刚度、局部动态刚度和碰撞性能,采用多模型优化(multi-model optimization,MMO)方法解决此类复杂工况的拓扑优化问题,通过调节设计空间和设置参数,获得车身最优载荷路径。根据拓扑优化结果初步形成车身框架结构,可为后期详细设计提供参考。     

基于区间概念格的规则优化方法与应用

区间概念格理论是在区间参数基础上提出的一种新的对象挖掘方法,它能够更精确地处理不确定信息。区间参数[[α,β]]决定了区间概念和格结构,并对区间关联规则产生影响。针对区间参数对关联规则的控制和优化问题,首先提出了基于参数变化的区间概念格结构更新算法,随着区间参数等步长变化,对初始格结构进行更新;然后在此基础上进一步挖掘各区间参数下的关联规则,发现区间参数和关联规则之间的复杂联系,给出了规则库优化算法,该算法通过调整参数达到控制和优化规则的目的;最后对决策形式背景进行规则提取并验证了区间参数对关联规则的具体影响。     

基于无网格径向点插值方法的简谐激励下的连续体结构拓扑优化

针对用有限元法进行连续体结构拓扑优化时需不断重构网格来处理网格畸变和网格移动,且存在数值计算不稳定等问题,基于无网格径向点插值方法(Radial Point Interpolation Method,RPIM)对简谐激励下的连续体结构进行拓扑优化.选取节点的相对密度作为设计变量,以结构动柔度最小化为目标函数,基于带惩罚的各向同性固体微结构(Solid Isotropic Microstructure with Penalization,SIMP)模型建立简谐激励下的优化模型;采用伴随法求解得到目标函数的敏度分析公式;利用优化准则法求解优化模型.经典的二维连续体结构拓扑优化算例证明该方法的可行性和有效性.