摘要：确定性多学科优化设计所得的最优解时常会落在约束边界上,该最优解可能在不确定性因素的影响下滑落出可行域,无法满足工程实践的需求。本文在AUV的设计过程中,考虑随机不确定性因素对AUV性能的影响,结合并行子空间设计方法(CSD),嵌入不确定性分析策略,展开AUV设计领域中的多学科可靠性优化分析研究。研究结果表明:在并行子空间设计方法的系统级中,可以很方便地嵌入蒙特卡洛(MCS)可靠性分析方法,组成基于CSD-MCS串行不确定性多学科优化方法;在AUV的总体设计过程中进行多学科可靠性优化法分析,可提升概率约束条件可靠性,使优化结果更为可靠。

摘要：针对有限元模型应用于优化设计时效率低的问题,提出了一个环肋圆柱壳结构优化设计策略.该策略用APDL语言建立参数化结构有限元分析模型,并根据设计要求选取设计变量,用试验设计的方法在设计变量空间里选取样本点并进行结构分析,得到各样本点的响应.最后用这些样本点和响应建立起结构质量和应力的二阶多项式模型,并对响应面模型采用罚函数法进行优化获得最优解.结果表明,所提方法提高了结构的强度利用率,缩短了优化时间,研究结果对实际应用有参考价值.

摘要：为了解决传统水下机器人运动控制器只针对单独的自由度进行解耦控制,从而忽略了各自由度之间耦合效应的问题,设计了一个新型的PD控制器.该控制器在水下机器人6个自由度动力学模型的基础上,根据实际需要进行简化,利用一个运动控制方程实现4个自由度的运动控制.同时采用改进PSO算法自寻优确定控制方程的参数,以提高效率,减少设计时主观因素的影响.最后以某型AUV(autonomous underwater vehicle)为控制对象及试验平台,针对所设计的控制器进行仿真试验,结果验证了该控制器在水下机器人运动控制中的可行性.

摘要：基于iSIGHT设计平台,结合计算流体力学软件Fluent对二维翼型NACA0012进行了多目标优化设计,以提高其水动力性能。设计过程中以雷诺平均Navier-Stokes方程为主控方程,采用了邻域培植遗传算法(NCGA)和非支配解排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)为优化算法,对二维翼型进行优化。优化结果表明,翼型的水动力性能有了明显提高,其升力系数提高,升阻比提高,最小压力系数上升,上表面峰值减小。该优化方法可以推广到多种翼型,对于船用翼的研究都有一定的意义。

摘要：为了得到更可靠的水下航行器环肋复合材料耐压壳结构,考虑复合材料各向异性和加工不可控性对结构性能影响,将6σ设计理论引入环肋复合材料耐压壳优化设计中。应用蒙特卡洛抽样模拟方法对耐压壳结构进行可靠性分析,借助径向基函数神经网络近似模型技术,以σ水平为评价指标对环肋复合材料耐压壳结构进行考虑可靠性的优化设计。结果表明,虽然6σ优化相比确定性优化结果增加3.11 kg质量,但将耐压壳结构性能约束的σ水平提高到了8σ以上,可靠度达到100%,得到了兼顾结构质量和可靠性的最优方案。可见所提基于径向基函数神经网络近似模型技术的6σ设计与可靠性评估相结合优化方法,可以准确、高效、可靠地对水下航行器环肋复合材料耐压壳进行优化,合理解决随机因素变化导致结构可靠性不高的问题。

摘要：在给定的材料性能条件下,以耐压壳纤维体积分数和层合板厚度为设计变量,以结构质量最小为优化目标进行复合材料耐压壳的布局优化;以铺层参数作为优化变量,综合考虑结构的稳定性及其材料强度,实现了结构铺层方式的优化设计;通过协调各子系统优化结果,实现了适用于潜水器复合材料耐压壳结构/材料一体化的协同优化设计.结果表明:耐压壳结构质量较优化前的降幅为20.57%,临界失稳压力为30.78MPa,失效指数为0.675,优化结果达到预期效果.所提出的基于铺层参数的协同优化方法能够对复合材料耐压壳进行优化设计,解决了直接以铺层角作为设计变量的优化效率低的问题.

摘要：针对多水下机器人编队问题,提出一种基于相位耦合振子模型的自适应控制算法。根据人工势场法和振子相位一致性算法,设计了多水下机器人队形保持和艏向一致的编队控制算法。考虑建模误差,采用反步法设计了自适应舵角控制律。设计了多水下机器人编队控制的仿真实验,以及多水下机器人进行曲线运动和梳状扫描的仿真试验。仿真结果表明,设计的多水下机器人编队自适应控制算法有较好的稳定性,对于多水下机器人编队研究及多种海洋探测应用具有重要的意义。

摘要：为了得到更可靠的潜水器耐压壳结构,考虑到材料性能和加工时结构尺寸误差的不确定性对结构性能的影响,将6σ设计的思想引入耐压壳优化设计.借助多学科优化平台iSIGHT,对耐压壳进行6σ分析的优化设计,得到优化且可靠的设计方案.为减少6σ优化设计中的计算代价,采用足够精确的径向基神经网络模型代替ANSYS仿真程序进行迭代.结果表明,在保证计算结果足够精确的前提下较大节省了计算时间.

摘要：为了对水下航行器非均匀内部环肋复合材料耐压壳进行高效率结构性能设计,基于复合材料可设计性特点,应用复合材料细观力学刚度的材料力学理论与有限元分析方法对耐压壳结构进行力学仿真分析,结合EBF椭圆基神经网络近似模型技术以及拉丁超立方设计试验方法从细观层面对组分材料属性在非均匀环肋复合材料耐压壳性能中的影响进行研究。结果表明:纤维和基体的弹性模量对耐压壳结构材料力学性能影响最大,剪切模量对各力学性能影响都很小。在组分材料属性一定的情况下,随着纤维体积分数增加,Tsai-Wu失效指数和临界失稳压力有所提高,而相邻肋骨中点处壳板周向应力、肋骨处壳板轴向应力和肋骨应力随之降低。因此,在非均匀环肋复合材料耐压壳设计过程中应重点考虑较大弹性模量以及适当纤维体积分数的组分材料以达到结构性能最优化的目的。