摘要：针对复杂装备体系(Complex Equipment System-of-systems,CES)优化设计中指标变量多、仿真依赖性强、易陷入局部最优的问题,提出一种基于正向解析式和多目标博弈理论(Multi-Objective Game Theory,MOGT)优化算法的CES优化设计方法。为提升CES优化设计的可解释性,构建任务级—能力级—装备级的评估指标体系;在此基础上,基于装备机理和效用函数表征装备评估指标与作战能力之间的正向映射关系,并利用相邻优属度熵权法计算各指标权重;通过正向解析式与约束条件建立多目标优化模型,并采用MOGT优化算法获得最佳优化结果。以某作战推演平台中防空攻防想定为例,开展算例评估与验证分析。研究结果表明,该方法能够实现CES中最优设计方案的求解,可显著提高设计效率和降低设计成本,为下一代装备发展论证、设计评估和作战试验提供了基础性工作。

摘要：针对现有杀伤网设计对人的经验依赖性强、智能化程度低的问题,提出一种基于知识推理的杀伤网智能设计方法。基于OODA循环理论构建作战任务-作战能力-武器装备多层级杀伤网本体,实现杀伤网设计静态知识建模;构建任务-能力-装备映射规则、装备协同规则和杀伤链协同规则3类杀伤网设计规则库,实现杀伤网设计动态知识建模;在静态知识和动态知识的基础上提出一个基于知识推理的杀伤网智能设计流程框架,同时定义了时间链、精度链和成本链3个杀伤链评估指标,以实现动态战场下的杀伤网快速智能设计。在某体系对抗仿真推演平台上,以防空反导作战体系执行典型防空反导任务为案例,验证了所提方法的有效性。

摘要：基于IEEE及国际系统工程协会(International Council on Systems Engineering,INCOSE)社区会刊,提取与基于模型的系统工程(model based systems engineering,MBSE)领域相关的167篇顶刊的关键词和摘要。采用Python及其第三方库WordCloud技术,以可视化形式展示MBSE领域研究内容并对MBSE发展态势进行研究。研究结果表明,MBSE在产品研发全生命周期,应用建模技术来支持系统需求、设计、分析、验证与确认等活动,在系统架构设计方面具有重要作用,将MBSE与安全性分析、可靠性分析方法结合也是MBSE的重要研究内容;系统建模语言(system modeling language,SysML)和对象过程方法(object process method,OPM)分别是目前MBSE研究领域中最受欢迎的建模语言和建模方法;将MBSE方法与本体进行结合是规范MBSE模型表达的重要手段,将MBSE与信息物理系统、数字孪生、并行工程领域进行融合研究是MBSE的重要发展方向。所提研究为使用WordCloud文本分析技术来探索当前的MBSE研究提供了技术路线参考,有助于对MBSE的未来发展态势进行预测。

摘要：针对武器装备体系的杀伤链设计问题,提出一种基于自适应几何估计多目标进化算法(Adaptive Geometry Estimation based Multi-Objective Evolutionary Algorithm,AGE-MOEA)的杀伤链建模与优化方法。围绕杀伤链闭合的设计思路,结合OODA循环理论,以传统火力分配模型为基础,综合考虑侦察、指控、打击3类武器装备,建立以打击效能最大、武器消耗最小和损毁威胁最小为目标函数,以装备使用约束、杀伤链关系约束和毁伤门限约束为约束条件的杀伤链设计多目标优化数学模型,实现对杀伤链设计问题数学表征;提出基于AGE-MOEA的杀伤链优化设计方法流程,用于求解杀伤链设计多目标优化数学模型。进行数值仿真实验和防空反导作战场景下的杀伤链设计实验。研究结果表明:杀伤链建模与优化方法能够保证所有目标杀伤链闭合的前提下,同时追求打击效能、武器消耗和损毁威胁最优,求解得到杀伤链方案,形成分布式杀伤力;验证了杀伤链设计多目标优化数学模型的科学性,AGE-MOEA求解杀伤链设计问题的有效性,以及杀伤链设计方法在实际军事作战问题的可行性。

摘要：焊点可靠性预测研究多采用有限元仿真与单一精度近似模型相结合的模式,存在仿真时间长、效率低、准确性差等问题,为此,提出了一种基于变可信度近似模型的球栅阵列(ball grid array,BGA)焊点可靠性预测与优化方法.首先,对不同网格细化方案进行收敛性验证,分别设计高/低精度样本点进行有限元仿真;其次,基于CoKriging模型融合高/低精度仿真数据进行焊点可靠性预测;最后,将预测结果与单一精度近似模型进行对比分析,并采用遗传算法优化模型获得对应结构参数.结果表明,在更少的仿真成本下,变可信度模型的预测效果更好,在同等预测精度下,变可信度模型高精度样本点数量仅为单一精度模型的1/4,相比高精度神经网络预测模型,在寻优过程中收敛更快.

摘要：标准化是基于模型的系统工程的基础,随着多架构建模语言已经被应用于多领域、全周期、多层级的架构建模,多架构建模语言的标准化体系也逐渐受到重视。基于国家标准计划《系统与软件工程基于模型的系统工程统一架构建模语言》,提出架构建模语言的标准规范框架,重点阐述两种核心语言规范、支撑规范及领域规范。最后,提出标准的未来发展路径,进而推动多架构建模语言、工具及方法论的标准化进程。

摘要：为满足特种无人车辆高可靠机动、低成本研制等要求,在特种无人车辆的桁架车身结构设计早期阶段引入结构轻量化思想。为实现车身结构轻量化,提出基于长短期记忆网络的设计优化方法(LSTM-DO),利用LSTM-DO的快速搜索、高精度优化能力解决车身结构设计优化中收敛慢、局部最优等问题。建立了某无人车辆桁架车身参数化模型与有限元分析模型,采用代理模型技术提高设计优化过程中车身结构性能评估速度,结合LSTM-DO优化方法快速准确地生成方案。对比了常用的梯度优化算法与启发式优化算法,所提LSTM-DO方法在最优方案性能、收敛速度和鲁棒性方面均展现出明显的优势。

摘要：未来战场的多样化对特种无人车辆的环境适应性提出了更高的要求。为满足特种无人车辆的多工况使用、高机动能力与低成本研制等要求,采用多工况关联设计与轻量化优化的思路对无人车桁架车身结构进行优化设计。考虑到多工况的车身结构设计变量多、设计空间大,面临仿真次数过多的问题,提出基于多工况关联的车身结构轻量化优化方法,利用设计变量区间缩减策略减小设计空间;引入高斯过程代理模型替换仿真分析实现结构设计方案性能的快速评估;结合遗传算法实现方案的优化。实验结果表明,最终优化方案在通过车身刚度强度和模态等多学科性能仿真验证的情况下,质量比初始方案降低14.12%,比只用高斯过程优化设计的方案降低8.87%。

摘要：针对以引力波探测为代表的空间科学任务和以“国网星座计划”为代表的商用卫星网络任务对推进器的特殊需求,本文提出了一种基于数字孪生的推进器优化设计方法。该方法首先建立由机理模型模块和测试数据集模块组成的数字孪生体。机理模型模块依据推进器的物理过程建立模型,对难以测量的数据进行仿真模拟;测试数据集模块通过实验对推进器进行测试,依靠测试数据建立可测参数的数学模型。将数字孪生体与实验进行对比,通过对比结果反馈调节机理模块从而不断提高孪生体的准确性,最终为优化设计提供依据。结果表明:(1)该方法能够构建微波离子推进器的数字孪生体;(2)该数字孪生体的预测结果存在一定差异,通过分析发现该差异与机理模型的精细度以及测试数据集的数据量有关。

摘要：为解决履带车辆动力学优化过程因代理模型构建和应用的不足而导致的参数寻优精度和效率不高的问题,提出基于代理模型进化的参数优化方法,将优化迭代和代理模型动态构建相融合,来降低仿真模型调用次数和提高优化效率。根据车辆几何拓扑结构,构建考虑履带包络效应的车辆多体动力学模型;提出优化设计变量空间的3层子空间划分方法,以及具有空间聚焦、空间约简和跳出局部寻优的多级模糊聚类空间约简方法,实现设计参数在3层子空间的高效缩减。以履带车辆多体动力学模型参数优化过程为例进行应用验证。研究结果表明:在3种路况下的履带车辆多体动力学优化过程降低仿真模型调用次数最高可达85%;表征履带车辆行进特性的综合性能指标分别提升约32.4%、24.5%、20.4%。证明了新方法可有效提高动力学模型的优化效率和精度。