基于多学科设计优化技术的导弹方案设计

多学科设计优化技术当前主要作为传统设计过程的补充,存在较大的局限性.为此,在导弹方案设计全过程引入了多学科并行设计思想,建立了包含两阶段的多学科设计优化流程,在多学科设计阶段形成基准方案,在多学科优化阶段完成基准方案的可行化与最佳化.建立了支持两个设计阶段的五种模型,并分析了基于这些模型描述多学科设计和多学科优化问题的方法.根据所研究的设计流程和建模方法,提出了建立四层体系结构的总体设计软件框架的思想.最后,在Visual C++开发环境下,开发了面向导弹总体设计的多学科设计优化原型系统.     

基于遗传算法的柔性车间多目标优化调度

针对工件投料时间和机器起用时间不为零的柔性车间多目标优化调度问题,提出了一种改进遗传算法.染色体编码采用机器分配链和工序顺序链的双链结构;用均匀设计法、最短加工时间机器指配法、随机生成法三种方式产生初始种群;由锦标赛方法、最优保存策略和新生策略混合进行选择操作;以传统交叉方式、面向瓶颈机器的交叉方式,以及面向瓶颈工件的...     

基于多目标遗传算法的高频磁致伸缩换能器优化设计

磁致伸缩换能器在高频激励下存在铁心涡流损耗大、磁场分布不均匀、电磁转化效率低等问题,需要从换能器本体优化设计方面寻求解决。首先对换能器的线圈高度和磁轭回路结构进行仿真分析以初步确定磁路结构;然后基于非支配排序遗传算法对换能器提出了一个整体的多目标优化设计模型,该模型以增大磁致伸缩棒内磁场强度、提高棒内的磁场分布均匀度和减少换能器高频损耗为优化目标,引入规范化排序和熵权法对该优化方法得到的Pareto前沿解进行决策支持,筛选一组最优设计方案;最后对该最优解进行仿真分析,磁场分布和数值计算结果验证了该优化方法的有效性,根据优化结果制作了一台换能器样机,样机输出特性的测试结果表明了优化设计方法的可行性。     

基于小生境粒子群算法的公差多目标优化设计

为解决产品设计中的公差优化问题,提出一种基于小生境粒子群算法的公差多目标优化方法。以加工成本、质量损失成本和公差敏感性为优化目标,以装配功能要求和加工能力为约束条件,建立了公差多目标优化模型。对标准粒子群算法进行改进,根据小生境数和Pareto优劣性确定孤立粒子,并通过个体历史最优粒子与孤立粒子的变异、选择操作更新粒子的个体历史最优位置;利用Pareto支配数排序更新粒子群的全局最优位置。利用改进的粒子群算法对公差多目标优化模型进行求解,得到分布均匀的Pareto前沿。设计并开发了原型系统,通过实例验证了该方法的有效性。     

基于人工神经网络的多学科优化设计研究

多学科优化设计的两大难点是子学科间的信息交换和系统分析计算的复杂性。为此，在一致性约束算法和并行子空间算法基础上，提出了一种基于人工神经网络响应面的多学科优化设计算法，它是一种二级结构的优化方法，即学科层仅满足局部约束，系统层提供一种协调学科间冲突的机制，保证在相关变量和耦合变量上的一致性，使设计方案不断改进。通过某型号飞航导弹系统的优化实例，验证了算法的有效性。     

基于精英选择自适应变异遗传算法的膜系优化设计

将改进的遗传算法——精英选择自适应变异遗传算法(EGAAM)用于光学薄膜的膜系优化设计。EGAAM采用了独特的自适应变异操作,该操作既使得群体保持了多样性,防止过早收敛,又加快了群体收敛速度。EGGAM对初始条件不敏感,并且可以确定膜层厚度边界,确保了设计结果的制备方便。通过减反膜、分光膜的实例优化设计表明,在相同设计条件下,用EGAAM可以得到比传统遗传算法更好的设计结果。理论与实例表明EGAAM用于膜系优化设计是高效和可靠的。     

基于遗传退火算法的装配线设计多目标优化方法

针对混装配线设计这一有约束的多目标优化问题,建立了数学模型。将基于Pareto的解的分级方法与Lp-范数形式的非线性机制相组合,构建了基于遗传退火算法多目标优化方法。重点阐述了个体编码、染色体检修、多目标处理机制等关键技术。设计了算法流程图,并开发了优化程序。该方法克服了加权和方法的不足,用模拟退火改善了遗传算法全局寻优性能。计算实例表明,随着迭代次数的增加,每代的非受控点逐渐收敛于Pareto最优边界,是一种混装线设计多目标优化的新方法。     

基于多目标萤火虫算法的可调节产品族优化设计

在多平台可调节产品族优化设计下,针对无先验信息时产品族共性与差异性合理平衡的复杂性,提出以共性最大及平均性能损失最小的可调节产品族多目标约束优化模型。借鉴“非支配排序＋拥挤度排序”思想,对传统的萤火虫亮度比较操作及亮度更新操作方法进行改进,提出一种适用于求解多目标约束优化模型的改进型萤火虫算法;构造具有共性可变能力的双层结构人工萤火虫个体表达模式,用于求解可调节产品族优化模型。通用电动机产品族优化设计案例的仿真实验,验证了所提模型和算法的有效性。     

基于ISIGHT的曲柄连杆机构多学科优化

多学科优化方法(MDO)可以弥补传统优化的不足,有效解决复杂优化问题,提高工程项目的设计和优化效率.针对柴油机曲柄连杆机构多学科部件优化问题,综合考虑曲轴和连杆两部件,采用协同优化方法,建立了相应的多学科优化数学模型,并基于ISIGHT软件构建多学科优化平台,进行了曲柄连杆机构多学科综合优化计算.研究结果表明,采用多学...     

基于系统分解的多学科集成设计过程与工具

根据多学科设计问题存在系统分析复杂的特点,提出了一种基于系统分解的多学科集成设计过程。针对该设计过程,从支持独立的学科分析工具着手,给出层次式多学科集成管理模型,并开发了多学科集成设计工具。在该工具中,依据所提出的多学科集成设计过程,对包含4个学科的运载火箭设计问题进行集成和优化,并与两种典型的多学科集成设计过程——多学科可行方法和协同优化方法相比较。结果表明,该集成设计过程具有更好的计算性能。     

Optimization of multi-objective integrated process planning and scheduling problem using a priority based optimization algorithm

For increasing the overall performance of modern manufacturing systems, effective integration of process planning and scheduling functions has been an important area of consideration among researchers. Owing to the complexity of handling process planning and scheduling simultaneously, most of the research work has been limited to solving the integrated process planning and scheduling (IPPS) problem for a single objective function. As there are many conflicting objectives when dealing with process planning and scheduling, real world problems cannot be fully captured considering only a single objective for optimization. Therefore considering multi-objective IPPS (MOIPPS) problem is inevitable. Unfortunately, only a handful of research papers are available on solving MOIPPS problem. In this paper, an optimization algorithm for solving MOIPPS problem is presented. The proposed algorithm uses a set of dispatching rules coupled with priority assignment to optimize the IPPS problem for various objectives like makespan, total machine load, total tardiness, etc. A fixed sized external archive coupled with a crowding distance mechanism is used to store and maintain the non-dominated solutions. To compare the results with other algorithms, a C-matric based method has been used. Instances from four recent papers have been solved to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm. The experimental results show that the proposed method is an efficient approach for solving the MOIPPS problem.     

复杂机械产品虚拟样机多学科设计优化研究

为了以尽可能高的效率求得复杂机械产品虚拟样机尽可能优的设计方案,提出了一种将多学科设计优化方法与计算机仿真分析相结合的虚拟样机优化设计模式。通过将多学科设计优化方法应用于虚拟样机的并行设计过程,构建了虚拟样机的多学科设计优化集成平台,由多学科优化来驱动设计分析进程,形成虚拟样机集成的闭环自动迭代优化设计过程。针对汽车设计,给出了虚拟样机多学科设计优化的集成分析流程,同时利用虚拟样机的动态特性显示,直观地表现出复杂产品多学科设计优化过程中设计方案的变化。     

基于多学科设计优化弹道导弹概念设计研究

为提高弹道导弹概念设计中各学科的协同效应,缩短概念方案研制周期,以设计出综合性能更好、效能更高的飞行器方案,以iSIGHT为集成与优化平台,建立了多学科设计优化弹道导弹概念设计系统,综合弹道导弹概念设计各个学科的知识,应用有效的设计/优化策略,来组织和管理弹道导弹概念设计过程.将混合优化策略应用于弹道导弹重量、弹道和动力一体化优化设计,很好地解决了各学科间复杂耦合带来的计算问题,给出了方案优化结果,证实了该算法的有效性.     

基于设计空间缩减的多学科协同优化新方法

提出一种多学科协同优化设计新方法—设计空间缩减协同优化(Design space decrease collaborative optimization,DSDCO)。根据子系统级优化结果,确定分解设计空间的平面方程,将设计空间合理分解为多个子空间,去除其中不可行设计子空间,将缩减后的设计空间传递到系统级优化。根据系统级优化在各个子空间的优化信息,择优选取系统级优化结果和下一次优化计算的设计空间,循环进行优化迭代计算,直至系统级优化值符合收敛条件。该方法通过缩减优化求解空间,不断更新系统级优化模型,将传统协同优化(Collaborative optimization,CO)中系统级非线性等式约束变换为只含有变量边界的线性不等式约束,解决了传统CO系统级求解困难的问题。DSDCO在变量有界的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)问题中,对原始问题约束函数的凸性无要求,对优化迭代起始点的位置无要求。分别利用数值算例、减速器设计和弹簧设计三个典型算例,验证了DSDCO方法的正确性。     

基于多目标优化的楔环连接结构尺寸设计

有限元方法与最优化方法是工程设计与分析的两个常用方法,将两者结合起来,可以很好地实现楔环连接结构的多目标优化设计.基于响应面法确定楔环连接结构的4个几何参数的各种组合样本,利用有限元分析软件ANSYS时不同参数组合样本的楔环连接结构进行应力场分析,然后以既降低结构最大应力又减轻结构质量为目标,通过MAT-LAB中的多目标优化设计工具计算得到楔环连接结构的4个几何参数的最优值.数值计算结果表明,优化几何参数后的楔环连接结构比原结构最大应力下降13.6%,质量下降12.5%.     

基于遗传算法的激光打孔路径优化

针对目前激光打孔过程中存在的问题,采用遗传算法对激光打孔路径进行优化.建立了路径优化目标函数模型,对激光打孔路径优化总体设计,遗传算法的实现所需要的适应度函数、选择算子、交叉算子、变异算子等遗传操作进行了说明,并通过实例说明,采用遗传算法对激光打孔路径进行优化,可以显著地提高激光打孔加工效率.     

基于多目标粒子群算法的可靠性稳健优化设计

采用随机撮动法和粒子群算法对车辆零部件进行可靠性稳健优化设计，利用模糊的多目标粒子群优化算法求出所有满足约束性条件的pareto解集，结合实际情况依据pareto解集确定零部件的规格。实验证明，该方法能迅速有效地获得可靠性稳健设计的信息。     

胸腔引流仪人文关怀设计研究

医疗产品设计除了要满足治疗功能的需要,还要以人的生理、心理特征为设计依据,体现人文关怀 以胸腔引流仪优化设计为例,在对原有产品进行问题分析的基础上,用关怀设计的理念对产品的功能、外观、界面和色彩进行优化,获得更加合理、更加人性化的产品.     

带式输送机普通V带传动多目标优化设计

针对带式输送机中V带传动的生产实际,根据优化设计理论,以V带的根数最少、小带轮直径最小、中心距最小为优化目标,建立了多目标优化设计数学模型,运用线性加权和法的加权因子建立评价函数,基于VC＋＋语言编程,采用复合形法进行优化设计,得到的最优传动方案使V带的根数比原来减少了40％。     

汽车车身的多学科优化设计(MDO)研究

多学科优化设计 (MDO)为机械结构件结构优化提供了一条更为系统、精确的方法。本文主要讨论和研究了汽车车身MDO中的一些关键技术问题 ,并以轻型货车EQ10 6 0F驾驶室车身为例 ,对其进行了多学科结构优化设计 ,为汽车车身的设计提供了一条新的设计思路