改进分解进化算法求解动态火力分配多目标优化模型

战前制定合理的火力分配（WTA）方案,可以优化资源配置,用最小的代价获取最大的战场收益。其一,建立了面向多型武器协同进攻作战的动态火力分配（DWTA）多目标优化模型,由多个阶段静态模型构成,各阶段静态模型参数需根据战场态势实时获取;其二,重点研究阶段静态模型求解算法。针对模型特点,设计了一种满足资源约束的编码方式,融合禁忌搜索和拥挤距离策略,提出了一种改进分解进化算法。对比实验验证了算法的可行性、快速性和有效性。     

固冲发动机导弹方案弹道设计与优化

文中针对以固冲发动机为动力装置的导弹弹道特性与推力特性高度耦合的特点,建立了相应的方案弹道优化模型,并采用基于遗传算法与序列二次规划算法的组合优化方法,以最大射程为目标进行内外弹道一体化优化设计.弹道仿真结果表明:所得到的优化后的飞行弹道方案,在满足飞行条件约束和发动机设计约束的情况下,射程提高了约21.7％.从而验证了所用优化方法的有效性以及一体化优化设计的必要性.     

基于约束粒子群优化的导弹H∞-PID控制器设计

传统导弹的PID控制律设计仅考虑了幅值裕度、相位裕度等指标,无法满足多变量鲁棒性指标要求.文中提出了一种基于约束粒子群优化的导弹控制器设计方法,该方法以H∞鲁棒性指标作为目标函数,自动优化得到控制参数.同时,对现有的粒子群算法进行了改进,采用映射函数法将约束优化问题转化为非约束优化问题.以样例导弹为对象设计了H∞-PID控制器并与罚函数法进行了比较,结果表明文中算法各项性能优于经典罚函数法.     

国外临近空间飞行器全程弹道一体化设计与优化

在传统的弹道分段优化设计基础上,针对国外某临近空间飞行器,提出一种全程弹道一体化设计与优化方法。建立包含助推段、变轨段、滑翔段与下压段的复杂多阶段多约束全程弹道优化模型,采用Guass伪谱法进行参数离散,基于遗传算法与序列二次规划法组成的复合优化算法,实现了全程弹道优化仿真计算。仿真结果验证了多阶段多约束优化模型处理方法的可行性,检验了全程弹道一体化设计与优化算法的有效性,为解决各类弹道优化问题提供了一种新的求解思路。     

乘波外形导弹弹道特性分析与优化设计

采用试验设计和CFD方法,分析了钝化后乘波外形导弹的气动性能,建立了乘波外形导弹的空气动力响应面模型,详细分析了弹道初始条件和发动机推力对跳跃式弹道特性和飞行轨迹的影响.在弹道特性分析的基础上,建立了乘波外形导弹跳跃式弹道优化模型,运用多目标粒子群算法对跳跃式弹道进行了优化设计.结果表明,弹道特性和飞行轨迹主要受弹道初始条件的影响;根据设计人员对弹道性能指标的要求,采用多目标粒子群算法求取最优方案弹道的方法是可行的.     

基于交叉效率排序多目标进化算法的备件供应优化

为了对备件供应网络进行优化并制定最优供应方案,以缩短总供应时间、减少供应成本和降低中断风险为目标,以备件满足度、库存容量等为约束建立了多目标优化模型。基于交叉效率排序多目标进化算法求得模型的非支配解集,同时决策出最优解。优化过程中采用改进数据包络分析计算各最优解的二次目标交叉效率,指导算法朝最优效率个体收敛,对求得的非支配解进行排序从而选择出最优方案。算例表明：通过交叉效率排序多目标进化算法优化得到了13个互不支配的备件供应方案,且确定了交叉效率为0.927 8的方案为最优方案;新算法优于未采用排序和采用自评效率排序的多目标进化算法。     

基于蚁群算法的静电探测器阵列优化设计

采用平面圆阵的被动式静电探测系统可以对远距离目标进行精确的定位．通过对圆阵的布设参数进行优化设计，可以提高静电探测圆阵对目标进行定位的准确性．蚁群算法具有求解快速、能够获得全局优化等优点，因此适合于复杂系统的优化问题求解．对静电探测圆阵的参数优化问题可以用有约束条件的组合优化模型来表示，而采用蚁群算法解决约束优化问题的具体方案经过改进可以应用于静电探测圆阵的参数优化设计．由仿真试验可以证明，算法能够显著的提高优化效率．因此，蚁群算法对解决静电探测圆阵布设参数的优化问题是可行并且有效的．     

基于模糊理论的MDO算法性能评价

多学科设计优化算法的选取其实质是一个多目标综合评价问题.文中依据模糊综合评价的基本原理,通过对几种常见MDO算法的设计变量、约束、计算精度和计算复杂度进行分析,建立了MDO算法模糊评价选优决策模型.并采用加权欧氏空间距离进行评判,给出了改良的序列二次规划算法(NLPQL)、自适应模拟退火算法(ASA)、多岛遗传算法(MIGA)和序列二次规划算法(DONLP)在涡轮叶片多学科设计优化中选择的实例说明,验证了本文所采用方法的有效性.     

基于几何约束的方向定位观测误差优化方法

目前应用广泛的方向定位算法往往忽略观测点误差。Vaghefi等人将基于极大似然法的多点方向定位方法进行了扩展,将观测点位置误差引入模型,有效提高了优化模型的精度;但是该模型没有考虑观测点和目标之间的几何关系约束。文中将等式约束条件引入优化模型,并利用SQP优化方法进行优化计算,简化了Hessian矩阵,推导出其他参数的解析解,由于考虑了几何约束关系,仿真结果表明新模型相对极大似然模型能更加准确的修正目标和观测点位置。     

一种基于Hermite函数约束的光学经纬仪多站定位方法研究

传统光学几何交会方法中采用的方向余弦定位法因其算法简单清晰一直广泛应用于工程实践,但该方法受空间几何关系影响较大,对测元误差抑制能力差,因此定位精度并不理想,而且不能多站同时定位计算。为此提出一种基于Hermite函数约束的光学经纬仪多站定位解算方法,称为函数约束误差模型弹道最佳估计（EMBET）方法。该方法首先在采用Hermite函数表征目标定位参数以压缩待估参数数量的基础上进而实现对光学经纬仪测元的数学表征,然后将多站多测元观测数据组成联合测量方程,最后依据最小二乘准则优化解算方程获取目标定位参数,并具有对测元系统误差校准的能力。结合仿真实例计算,对方向余弦定位方法和函数约束EMBET方法进行了比较分析,验证了函数约束EMBET方法在光学经纬仪多站定位中具有更高的定位精度和更强的实用性,为工程应用提供了参考依据。     

基于Pareto遗传算法的无后坐炮内弹道多目标优化设计

针对某中口径无后坐炮研制中的内弹道设计问题,将多目标优化的Pareto遗传算法与无后坐炮经典内弹道数学模型相结合,以最大膛压和初速作为优化设计的目标,对药室容积和发射药药量进行了多目标优化设计,提出了一种基于Pareto遗传算法的无后坐炮内弹道多目标优化方法。优化结果表明:所采用的Pareto遗传算法与内弹道相结合是可行的; 利用Pareto遗传算法,所得数个内弹道目标优化解以Pareto前沿面的形式给出,设计人员可根据需要从中选择无后坐炮内弹道的最优设计方案。     

基于多目标局部变异-自适应量子粒子群优化算法的复杂地形多传感器优化部署

对复杂地形下的多传感器部署问题进行研究,提出了基于多目标局部变异-自适应量子粒子群优化（LM-AQPSO）算法的多传感器多目标优化部署方法。该方法对复杂地形进行多属性网格建模,给出了传感器探测模型和优化目标。引进局部变异和参数自适应策略对量子粒子群优化算法进行改进,并提出了基于LM-AQPSO的多目标Pareto最优解集优化算法。考虑多目标部署需求,构建了基于Pareto最优解集的多传感器优化部署模型。仿真实验结果表明：相对于经典的改进非支配排序遗传算法,所提算法优化的Pareto最优解有着更好的收敛性和分布性,且寻优时间更短;所提模型能有效解决多目标多传感器部署问题,并能同时提供更多的决策方案。     

不可靠测试条件下基于多目标粒子群的测试优化选择方法

针对测试条件下多目标优化的问题,提出一种在不可靠测试条件下的测试优化选择方法.通过对测试优化选择过程进行分析,建立多目标优化的数学模型,利用最大似然估计法得到故障测试样本参数信息,采用E占优多目标粒子群算法选取最优解,并通过某导弹雷达组件实例验证了算法的有效性与可用性.结果表明:该方案可在兼顾所有因素的同时,着重关注漏检率因素.     

基于凸优化的水下载体定位研究

基于单信标测距的定位方法,是水声定位技术一个新的研究方向,具有重要应用价值。针对单信标测距定位问题最小二乘结构,对高度非凸的测距定位方程首次提出了基于凸优化的解算方法。对带有误差的测距量测方程添加不等式约束条件,将其改写为有约束的解算方程;对目标函数和约束条件进行放射近似,将其进行凸化处理;引入松弛变量和罚函数,降低对迭代初值的敏感度。仿真结果表明：对于不同量级的初值误差,定位结果的差别在厘米量级,所提算法不需要可靠的初值即能迭代收敛得到高精度的定位结果;信标与圆形航迹的圆心距离越近,定位精度越高。通过湖上试验,进一步验证了所提算法的有效性。     

鱼雷外形多目标多学科综合优化设计方法研究

提出基于多目标多学科综合设计的鱼雷外形优化设计方法。建立了针对鱼雷外形设计的一体化设计优化模型；给出改进并行子空间优化算法；并针对具体算例进行外形综合优化设计；将所得优化设计结果，与初始外形相比较。比较结果表明：优化后流体动力和声学性能都有较大提高，本文提出的方法具有可行性和适用性。     

基于非支配排序遗传算法的振动主动控制优化方法

非支配排序遗传算法是一种基于Pareto前沿的低计算需求、有精英策略、约束处理简单的多目标优化算法。该算法能够搜索到Pareto解集，由专家根据具体要求进行客观的筛选，根据各个目标函数不同的加权进行合理选择最优解，满足了不同研究目的对同一系统的不同要求，这是单目标优化算法不可比拟的。以结构振动系统的结构振动能量和系统控制能量作为多目标优化函数，建立了振动主动控制系统的控制增益以及传感器和作动器位置、数量和长度的多目标优化配置数学模型，首次利用非支配排序遗传算法作为优化策略，并以悬臂梁作为算例，进行了仿真实验，验证了该方法的有效性和可行性。     

复合材料座钣动态响应分析及结构优化

为研究迫击炮座钣轻量化问题,提出了一种碳纤维复合材料座钣设计方案。采用碳纤维增强树脂基复合材料作为座钣主体,以大变形分散吸收后坐能量; 采用钛合金驻臼和边角承受后坐力,防止局部冲击损坏。基于三维Hashin准则开发了VUMAT材料子程序,模拟复合材料的失效行为。建立了复合材料座钣与土壤耦合的全炮非线性动态有限元模型,通过仿真计算获得了座钣最大应力和最大位移,分析了不同土壤类型对炮口扰动的影响。通过最优拉丁超立方试验设计,建立了座钣5层BP神经网络代理模型和多目标优化模型; 利用BP神经网络与带精英策略的非支配排序遗传算法对座钣进行了多目标优化设计。优化后炮口扰动显著降低,座钣质量比初始设计减少了11.38%。     

基于响应面法的双级串联轴承结构优化设计

双级串联轴承相比传统的单级轴承具有极限转速高、使用寿命长等优点，但双级串联轴承相比单级轴承增加了一级轴承结构，导致整体质量较大，限制了很多场合的应用。针对此问题，对双级串联轴承结构进行优化设计。通过有限元分析，得到轴承等效应力、接触应力和整体温升情况，并采用响应面法对各设计变量进行局部灵敏度分析，确定并筛选出与目标函数相关性较高的参数。以轴承质量、疲劳寿命和温升为优化目标，以球径、球数和沟曲率半径系数为设计变量，通过多目标遗传算法对双级串联轴承进行多目标优化设计，从而得到双级串联轴承最优内部几何参数，并根据优化结果搭建试验装置进行了试验验证。优化结果表明：优化后双级串联轴承质量减轻10.47%，最大接触应力减小9.11%，最大等效应力减小6.45%，最大温度增大1.9%，所提优化方法为双级串联轴承结构设计及航空场合的拓展应用提供理论依据。     

固体运载火箭多约束弹道优化

主动段弹道设计及优化对提高固体运载火箭运载能力具有重要的意义.提出两种有利于工程实现的主动段俯仰程序角设计方法,分别为末级一次开机方式和末级两次开机方式.基于遗传算法与序列二次规划法组成的复合优化算法,实现了两种程序角对应的弹道优化仿真计算,并进行对比分析.仿真结果表明采用末级两次开机的方式可有效提高火箭运载能力.