基于响应面法的超高强钢点焊结构的尺寸优化

以超高强钢点焊结构为研究对象,使用ANSYS软件中的APDL语言进行参数化建模,对结构的静强度进行分析,与试验比较验证了模型的有效性.在此基础上建立优化模型,以结构用料最少为目标,对点焊结构中的尺寸参数进行优化,优化过程中采用响应面法将应力约束显式化,得到函数表达式,然后运用序列二次规划算法对非线性模型进行优化求解,从而有效地避免了求解缓慢和振荡的问题.此外采用C语言编写计算程序,实现了优化计算程序的自动计算,有效地提高了计算效率,优化算例表明该方法有效可行.     

基于配点法的智能车实时轨迹跟踪研究

针对智能汽车在实际行驶过程中的轨迹跟踪问题,提出了一种基于配点法的非线性模型预测控制实时优化算法。建立车辆二自由度非线性动力学模型和轨迹跟踪最优控制问题的数学模型,采用配点法将最优控制问题转化为带约束的非线性规划问题,并运用序列二次规划法实现了快速求解,通过滚动优化和反馈校正达到了对智能车实时轨迹跟踪的效果。在Prescan自动驾驶仿真环境中进行了基于ROS操作系统的硬件在环试验。结果表明:所提出的方法在保证精度的情况下,计算速度快,可以达到实时轨迹跟踪优化的要求。     

基于可靠度的钻削参数模糊优化研究

分析了钻削加工的数学表达,采用模糊数学方法描述其中具有模糊性的经验参数与经验约束,建立更符合加工实际的模糊优化模型。针对模糊优化过程中模糊约束边界扩大的随意性问题,提出了模糊约束边界的可靠度准则,通过合理选择约束边界宽余量,保证了模糊优化结果的可行性。采用均值水平截集法进行模糊模型的转化求解,该法要求同类别隶属度函数值的均值大于给定截集水平值,较好地保留了模型原有模糊性。算例表明,基于可靠度的模糊优化解更具有优越性。     

基于PnP-ADMM的离散体结构拓扑优化

基于PnP-ADMM算法框架,提出了一种基于PnP-ADMM框架的离散变拓扑优化改进算法,旨在求解柔度更小的最优解。通过将PnP-ADMM框架推导目标函数和各约束的对应离散子变量的迭代式,采用敏度过滤的方法消除棋盘格,同时,应用移动限制策略逼近目标约束下的最优结构布局。通过MBB梁和悬臂梁算例实验,该方法计算得到的结构柔度与DVTOPCRA算法相比有明显下降,验证了该方法的可行性和有效性,为求解离散体结构最小化柔度提供了一种新的方法。     

基于Kriging模型的汽车车门抗撞性优化设计

提出汽车车门抗撞性优化设计的方法,利用拉丁方试验设计选择少量样本点,构建响应目标的近似模型,应用序列二次规划法进行结构优化。对比分析Kriging和多项式响应面两种近似模型对于车门侧撞响应的拟和误差,表明用Kriging模型构建车门抗撞性近似模型是合适的。计算结果表明提出的方法可以保证车门在满足抗撞性要求的前提下,实现轻量化设计。     

气门热挤压模具的优化设计与数值模拟

对于气门热挤压制坯的变形过程,首先在稳态分析的基础上,采用修正的序列二次规划法（ＳＱＰ）进行优化计算。然后对优化得到的最佳凹模型腔轮廓进行非稳态分析,模拟气门挤压制坯的成形过程。该方法对其它成形工艺及模具的优化设计具有重要的参考价值。     

一种机械臂时间-冲击轨迹的快速求解优化方法

针对NSGA-II算法优化机械臂轨迹耗费计算时间的问题,提出一种时间-冲击轨迹规划优化方法。采用均匀五次B样条函数在关节空间内构造插值曲线,在运动学约束的条件下,利用牛顿法对目标函数进行迭代求解。仿真结果表明:结合牛顿法与埃特金加速法对五次B样条函数插值轨迹规划的时间和冲击进行优化求解,寻优时间短,保证在运动学约束下产生较小的冲击以及缩短机械臂的运动时间,使得机械臂的运动控制性能得到提高。     

功率匹配泵的数字PID控制器的非线性控制寻优

本文把系统的动态性能指标转化为系统输出的约束条件,并以使约束的最大误差最小作为优化目标,从而使控制器的设计问题能够通过限定条件的非线性寻优算法得到解决。本文结合功率匹配泵,利用序列二次规划法对其数字PID控制器进行了非线性控制寻优,取得了很好的效果。     

挤压模具型腔轮廓形状的多目标优化设计

采用刚粘塑性有限元分析和优化算法相结合,利用三次样条函数插值表达挤压模具型腔轮廓形状,以修正的序列二次规划法为优化方法,对挤压模具型腔轮廓形状进行了多目标优化设计,建立了多目标优化的数学模型。优化结果采用有限元软件MARC/AutoForge进行了数值模拟,验证了优化结果的有效性。在气门的实际生产实践中,证明了这种方法对提高模具寿命是十分显著的。     

机器人最佳控制

结合动态规划法和速度限制曲线法，在末端轨迹指定的情况下，对机器人的时间-能量最佳控制问题进行了求解，关节力矩约束可以是位置和速度的函数。该方法具有直观、简洁、物理意义清晰、计算量小的优点。文章给出了具体计算实例。     

基于萤火虫群算法的虚拟演播室箱体焊接优化

针对求解虚拟演播室复杂的箱体焊接结构最优焊接顺序难的问题,采用热-机耦合非线性热弹塑性有限元计算模型,对焊接顺序进行优化数值模拟,提出了一种通过萤火虫算法优化从而得到虚拟演播室箱体最优焊接顺序的方法.该方法选择焊接变形量为目标函数,提出了求解最优焊接顺序的萤火虫算法优化模型,设计了基于萤火虫群算法的焊接顺序优化算法.优化结果表明,该方法求解的最优焊接顺序的焊接变形量小,变化率小,该方法要比传统的经验或者试验方法更快,更精确,效果更好.     

挤压模具型腔轮廓形状的多目标优化设计

采用刚粘性有限元分析和优化算法相结合，利用三次样条函数插值表达挤压模具型腔轮廓形状，以修正的序列二次规划法为优化方法，对挤压模具型腔轮廓形状进行了多目标优化设计，建立了多目标优化的数学模型。优化结构采用有限元MARC/AutoForge进行了数值模拟，验证了优化结果的有效性。在气门的实际生产实践中，证明了这种方法对提高模具寿命是十分显著的。     

J23-80B开式压力机机身优化设计(Ⅱ)(优化方法)

优化方法采用内罚函数法。每个响应面用简化阻尼牛顿法求解搜索方向。在一维搜索中采用有关函数分别迫近目标函数和各约束函数·利用图形系统在计算机终端显示输入及输出数据,程序中优化模块与结构分析模块间用接口模块连接,使优化和有限元分析紧密结合起来。实践结果表明,使用上述优化方法,计算稳定,收敛性好。经过7次迭代,机身最优设计方案重量比原方案减轻了14.3％,结果是令人满意的。     

双臂协作机器人运动可靠性评估

针对双臂协作机器人精度要求高、工作状态难采样的特性,基于二次四阶矩估计法提出一种双臂协作机器人可靠性分析模型,对机器人位置误差进行分析。利用极值分布原理将系统转换为串联系统,采用随机变量的各阶矩得出极限状态函数的各阶矩;通过最佳平方逼近方法确定极限状态函数的概率密度函数,从而实现单机械臂的可靠度求解,再采用体系可靠性方法对双臂协作机器人的可靠度进行求解。最后,以六自由度双臂协作机器人为例进行分析,通过与蒙特卡洛仿真比较,验证了该方法的有效性。     

大地电磁双二次插值FEM正演及最小二乘正则化联合反演

从大地电磁(MT)二维正演所满足的偏微分方程边值问题出发,应用矩形网格剖分和单元内双二次插值推导有限单元法求解大地电磁TE与TM两种极化模式正问题详细算法。应用反演理论将病态问题求解的正则化方法应用到最小二乘优化方法中,获得最光滑约束最小二乘正则化反演目标函数,并利用Matlab编制了大地电磁二维正反演计算程序。应用该程序对高低阻地电模型和Sasaki模型开展了正反演计算,并绘制TE模式和TM模式、TE&TM联合反演模式的反演成果剖面图。将所得的反演剖面与初始模型对比可知,TE模式反演剖面纵向分辨率较高,TM模式横向分辨率较高,TE&TM联合反演优于单一极化模式的反演,并证明双二次插值有限元法MT正演及最小二乘正则化反演算法的有效性与可行性。     

一种作业车间调度问题的Hopfield神经网络优化方法

结合Hopfield神经网络结构和作业车间调度问题(JSSP)的约束特点,给出了适合于Hopfield神经网络求解的作业车间调度问题的矩阵表达数学模型。借用神经网络中能量函数的概念和含义确定网络的连接权,并将模拟退火算法应用于Hopfield神经网络求解,避免了系统输出陷入局部极值。将优化作业车间调度方案问题转换成求解网络系统的平衡点,即吸引子,该网络不仅能输出可行最优解,且优化速度快、实时性强。并通过计算机仿真表明了该方法的有效性。     

高速钢电火花加工预测模型研究及参数优化

为了降低W6Mo5Cr4V2高速钢材料电火花加工的成本,在保证加工表面质量的基础上提高加工效率。本文利用电火花加工试验数据,利用多元回归方法推导并求解出了W6Mo5Cr4V2高速钢电火花材料去除率和表面粗糙度的预测模型。基于预测模型利用统一目标函数法构造了新的目标评价函数,采用序列二次规划法针对实际的加工问题优选了工艺参数。优化的工艺参数在保证表面加工质量的基础上能提高加工效率,这为加工企业降低生产成本提供了重要的理论依据。     

数控机床主轴绿色配置设计的不确定优化模型建立与求解?

以MJ-50型数控车床主轴的模块化绿色配置设计为例,将技术性能最优、经济成本低、环境影响最小、能耗最少设为目标函数,建立包含模糊数与区间数的不确定组合优化模型;按三角模糊数和区间数的运算法则将其转换为确定型模型,并采用权重系数法把该多目标优化问题转化为单目标优化问题;采用离散二进制粒子群优化算法进行模型求解,获取最优解。实验证明该方法可行。     

多软件平台联合下的箱体结构优化设计

本文通过对某型号压缩机箱体的研究，在多种软件的辅助分析下，通过采用最小二乘逼进理论及MATLAB这一数学工具，建立了以影响箱体重量的五个几何尺寸为设计变量、以箱体重量为目标函数、以箱体承受应力为约束的优化模型。通过优化设计软件，求得了其最优解。在求解的过程中，通过多种途径对建模、优化进行了验证。     

基于灵敏度分析与响应面模型的机床主轴箱优化设计

针对机床主轴箱结构优化设计中模型复杂及计算量大的问题,提出一种将灵敏度分析与响应面模型相结合的优化办法。以箱体壁厚和筋板尺寸为输入参数,主轴箱质量、最大变形、最大应力、1阶固有频率作为目标参数进行灵敏度分析,筛选出6个关键尺寸作为优化参数;采用最佳填充空间设计法和Kriging函数法构建主轴箱响应面模型,通过多目标遗传算法对响应面模型进行求解计算。最后对优化后的主轴箱进行有限元分析来验证求解的准确性,优化后的主轴箱质量减轻了13.58%,可以为机床其他类型零部件优化提供参考。