基于神经网络和遗传算法的火炮结构动力学优化

为研究炮口扰动优化问题,提出采用非线性有限元、试验设计、神经网络和遗传算法相结合的方法进行火炮结构动力学优化。建立了某大口径火炮上装部分非线性有限元动力学模型,结合试验设计进行了火炮结构动力学分析。以试验数据为训练样本,建立了基于贝叶斯正则化算法的反向传播（BP）神经网络来模拟火炮总体结构参数与炮口扰动之间的非线性映射关系。构造了炮口扰动优化目标函数,利用遗传算法对目标函数进行求解,实现了火炮总体结构参数的动力学优化。研究表明所建立的火炮总体结构参数与炮口扰动之间的非线性映射关系具有很高的可信度,运用该方法进行火炮结构动力学优化行之有效。     

基于I-DEAS的三维参数化绘图方法及其在火炮设计中的应用研究

提出了通过结构型式分类 ,类模型的提取 ,尺寸赋值建立变结构参数化模型的方法 ,在此基础上提出了基于 I-DEAS的火炮零部件三维参数化绘图方案 ,实现了火炮零部件设计计算结果向图形的自动转化 ,为实现火炮总体结构的参数化、系列化和优化设计打下了基础     

影响炮口扰动的火炮总体结构参数灵敏度分析与优化

从减小炮口扰动的角度出发,利用ADAMS软件建立了某火炮发射过程的刚柔耦合模型,考虑了身管、摇架、上架的变形,通过灵敏度分析获得了火炮总体结构参数对炮口扰动的影响强弱;结合灵敏度分析结果,联合小生境遗传算法与ADAMS软件进行了火炮动力学的多目标优化分析,有效降低了炮口扰动,对火炮结构设计和动力学分析具有一定参考价值。     

某火炮射击稳定性的总体参数灵敏度分析与优化

为保证火炮射击精度,火炮系统应满足射击稳定性条件。通过分析全炮的拓扑结构,建立火炮刚柔耦合动力学模型。考虑身管、摇架和上架的变形,取3部件为柔体,其余部件为刚体,分析火炮射击稳定性。建立火炮射击稳定性敏感度分析模型进行总体参数灵敏度分析,寻求对射击稳定性影响较大的设计变量。采用遗传算法对火炮射击稳定性进行了优化,有效降低了下架前座盘跳高,提高了射击稳定性。该动力学分析和优化为火炮的总体设计提供一定的理论依据。     

某外贸155mm车载火炮总体设计

总体设计包括顶层的规划和系统参数的拟定,决定武器性能的优劣,关系到军队在战场上的胜败。需求、技术和威胁是武器系统发展过程中相互促进、相互制约的3个因素。根据三者之间的逻辑关系,进行了大口径榴弹炮发展战略的探讨。借鉴国外同类型火炮的战术技术指标和系统参数,基于火炮武器发展的技术积累水平和战场的当前需求以及未来发展态势,结合武器装备发展系统论证方法,对某外贸155mm口径车载火炮进行了总体方案设计,确定了总体指标、总体结构组成和主要战术技术性能参数。该设计可为工程实践提供参考。     

火炮多柔体动力学结构优化研究

针对现有动力学优化方法很难对多体系统中的柔性体进行结构优化的问题,提出结合多学科代理模型法和改进的非支配排序遗传算法的多柔体动力学优化方法。以火炮炮口振动参数为输出,柔体模态参数和部分火炮总体参数为输入,在已验证的多体刚柔耦合模型的基础上,采用径向基函数-反向传播神经网络建立了具有良好泛化能力和预测精度的代理模型。利用改进的非支配排序遗传算法对各炮口振动参数进行动力学优化,采用max-min准则从优化得到的Pareto最优解集中优选出一个较为兼顾各优化目标的解,与原模型结果对比,优化效果明显。该方法能用于火炮多柔体动力学结构优化,也为火炮总体结构设计和相关优化提供了一定的参考。     

火炮总体结构的变型设计研究

分析了商品化CAD系统在总体结构变型设计方面存在的缺陷,综合了装配和零件两级参数化设计技术与基于装配模型的变型设计理论,提出了一种基于参数化装配的火炮自适应变型设计系统框架,成功地实现了火炮系统的自适应变型设计。     

基于LPC2119的数据采集系统设计

火炮各项性能的发挥与其自身的各种参数息息相关,为了解决火炮测试中的多参数测量、测点分散及弱信号干扰等问题,提出了一种分布式数据采集系统.该系统由多个以LPC2119微控制器为核心的采集模块所组成,通过串行CAN总线方式实现对各采集模块数据的综合采集和控制处理.根据火炮参数不同位置的测试需要,可以将采集模块安装在火炮的各测试点,其数量随着测试参数数量的变化而改变.实验证明,该数据采集系统体积小、易分布、微功耗、运行稳定、性能可靠.具有很好的应用前景.     

某火炮弹丸在炮口状态的动态灵敏度分析

合理评估火炮结构参数的变化对弹丸在炮口状态的影响,能够更加有助于提高火炮在整个射程内的射击精度。以弹丸6自由度外弹道方程的输入变量为弹丸在炮口状态的表征量,建立了求解某火炮弹丸在炮口状态的弹/炮相互作用模型。针对弹丸在炮口状态的多表征量和火炮多装药的特点,提出了一种基于绝对关联度的动态灵敏度分析方法。该方法通过对系统分析目标的实际序列与其目标序列的接近程度进行统计分析,得出可控因数在给定范围内对系统分析目标的平均影响情况、显著性以及对应的最优区间。利用上述模型和方法,进行了某火炮基于身管和弹丸参数的弹丸在炮口状态动态灵敏度分析,并实现了对上述方法和分析结果的验证。     

面向射击密集度的随机因素影响分析

射击密集度是火炮关键战术技术指标,是弹、炮、药、气象环境等各种随机因素综合作用的结果.为了分析弹丸起始扰动、初速、弹丸结构参数、风速等随机因素对射击密集度的影响,采用RBF神经网络拟合射击密集度计算程序非线性,较好地解决了直接灵敏度分析中回归模型不可靠问题.基于最优拉丁超立方试验设计进行了射击密集度灵敏度计算,通过回归分析与方差分析获得影响射击密集度的主要因素,以及各随机因素对射击密集度的影响规律.该研究为随机因素优化奠定了基础,可为火炮总体设计提供理论参考.     

Design of PID Controllers of Anti-aircraft Artillery Servo System with Multiple Performance Specifications

A novel design method for determining the proportional-integral-derivative(PID) controller gains of an anti-aircraft artillery servo system with multiple performance specifications based on a particle swarm optimization (PSO) algorithm is proposed. First, a performance criterion evolution function combined with the system maximum displacement settling time, rise time, overshoot, steady state error, constant velocity tracking error and sine wave tracking error is defined. Second, the optimization problem of PID controller parameters and the searching procedure of PSO algorithm are constructed. Finally, the optimal or near optimal PID controller parameters are fast and easily obtained by solving the above optimization problem on the given controller parameter space following the PSO searching procedure. The simulation results show the effectiveness of the proposed controllers.     

Design of PID Controllers System with Multiple of Anti-aircraft Artillery Servo Performance Specifications

A novel design method for determining the proportional-integral-derivative（PID） controller gains of an anti-aircraft artillery servo system with multiple performance specificauons based on a particle swarm optimization （PSO） algorithm is proposed. First, a performance criterion evolution function combined with the system maximum displacement settling time, rise time, overshoot, steady state error, constant velocity tracking error and sine wave tracking error is defined. Second, the optimization problem of PID controller parameters and the searching procedure of PSO algorithm are constructed. Finally, the optimal or near optimal PID controller parameters are fast and easily obtained by solving the above optimization problem on the given controller parameter space following the PSO searching procedure. The simulation results show the effectiveness of the proposed controllers.     

基于物元-AHP模型的炮兵作战指挥效能评估

为科学准确地评估作战指挥效能,在可拓物理元相关知识的基础上结合层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)构建物元-AHP模型。在对影响待评对象各指标因素进行分析建立递阶指标评价体系的基础上,运用AHP确定各级指标权重系数;对待评对象进行物元分析,计算出节域及经典域的标准值区间;进行关联度计算,得出综合评判等级。结果表明：运用该模型对炮兵作战指挥效能进行评估,能直观展现各级指标对评估结果的贡献率,为提高部队作战指挥质效提供借鉴。     

基于模糊决策图与灰色关联分析的枪械设计方案评价

为了解决产品设计方案评价指标相互影响的问题,提出了一种基于模糊决策图（FDM）与灰色关联分析（GRA）的方案评价方法（FDM-GRA）。该方法将GRA作为评价主体过程,利用模糊认知图表达指标间的影响关系,利用FDM实现指标赋权,通过计算灰色关联度来确定最优方案。该方法弥补了GRA无法表示评价指标之间相互影响的缺点。以枪械设计方案评价为例,验证了该方法的可行性。     

基于改进遗传算法的破片杀伤战斗部优化设计

为改变目前破片杀伤战斗部传统“画加打”的设计模式,提高设计效率和设计质量,引入优化设计方法,通过对目标函数、约束条件以及分析模型的探析,构建了破片杀伤战斗部优化设计的数学模型。在破片杀伤战斗部优化设计过程中,采用引入多父体杂交算子的改进型遗传算法,从而改善了传统优化算法所遇到的病态梯度、初始点敏感和局部收敛等问题。以某聚焦式破片杀伤战斗部为例,运用此优化方法对破片杀伤威力和战斗部总质量两项指标进行了优化。计算结果表明,优化最终方案的各项性能指标均满足战术技术指标要求,与原方案相比,优化的目标对象得到了很大程度上的改观。该优化设计方法有效且普适性强,可为其他相关类弹药战斗部提供设计依据。为改变目前破片杀伤战斗部传统“画加打”的设计模式,提高设计效率和设计质量,引入优化设计方法,通过对目标函数、约束条件以及分析模型的探析,构建了破片杀伤战斗部优化设计的数学模型。在破片杀伤战斗部优化设计过程中,采用引入多父体杂交算子的改进型遗传算法,从而改善了传统优化算法所遇到的病态梯度、初始点敏感和局部收敛等问题。以某聚焦式破片杀伤战斗部为例,运用此优化方法对破片杀伤威力和战斗部总质量两项指标进行了优化。计算结果表明,优化最终方案的各项性能指标均满足战术技术指标要求,与原方案相比,优化的目标对象得到了很大程度上的改观。该优化设计方法有效且普适性强,可为其他相关类弹药战斗部提供设计依据。     

天线布局对火炮通信距离的影响研究

在火炮通信系统的设计过程中,天线布局是影响无线通信距离的重要因素之一。通过对炮塔上超短波天线不同布局方案的分析,研究了天线安装在不同的倾斜角度与天线被其他设备遮挡的多种状态下,无线传输8 km处超短波电台接收功率的变化规律。利用Egli电磁波传播模型进行了理论分析,根据电波模型所涉及的影响电磁波传播的重要参数,计算出了一定距离条件下的超短波电台的接收功率和接收功率为-97 dBm条件下的无线通信距离,验证了天线布局对无线通信距离产生的影响。在此基础上,提出了天线布局设计的优选方案,进而为火炮通信天线的布局设计和应用提供参考。     

基于约束多目标优化算法的夹具定位方案稳健性优化设计

设计人员通常根据自身经验或某些特定的优化方法获得稳健的夹具定位方案.由于设计人员的经验水平及使用条件等方面的限制,导致该类方法缺乏通用性,为此提出了一种约束多目标优化算法确定夹具定位方案.该算法由稳态演化的可行解搜索阶段和双种群优化阶段构成,将网格约束分解的方法和基于可行性准则的方法结合,以合作的方式求解约束多目标优化...     

基于粒子群优化的伺服系统比例积分微分控制器设计方法

给出了 一种基于粒子群优化（PSO)算法的火炮伺服系统比例积分微分（PID)控制器优 化设计方法。定义了 ー个综合考虑火炮调转时间、上升时间、超调量、系统静态误差、等速跟踪误差 和正弦跟踪误差等动静态性能的指标函数,在给定的控制器参数空间进行组合优化搜索,可迅速求 得使性能指标优化函数极小化的ー组PID控制器参数。仿真結果表明该方法有效。     

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"OODA"环的分布式协同作战武器编配方案

以综合作战效能为评判依据,以“OODA”环为基本模型,研究了不同作战任务下分布式协同作战装备编配方案的优化方法。建立分布式协同作战效能指标体系,并基于指数法对底层作战能力值进行了计算;分析“OODA”环涉及的作战能力,确立“OODA”环作战效能的评估模型;综合考虑“OODA”环的作战效能值和装备体系的抗毁能力,创建装备体系综合效能评估模型以及武器编配方案整数规划模型;结合具体算例,研究了装备在执行侦察任务和侦察与打击一体化任务时的最优编配方案,验证了该方法的可行性与有效性。