摘要：传统的船体型线优化属于求解正向问题,其优化时间长、优化效率低。为了解决这个问题,论文对基于LM算法的反向设计方法进行了深入研究。该方法通过建立雅克比矩阵来表示船型参数和性能指标之间的关系,据此预测出更优的船型。为验证反向设计方法,对1300TEU集装箱船的前体型线进行了反向设计。结果表明:同传统的正向优化设计相比,反向设计方法具有优化时间短、优化效率高的优点,具有很强的工程应用价值。

摘要：不同于消费类产品侧重外观配置等的显性个性化定制,装备产品往往需要在各种复杂环境和工况下高效、节能地完成预定任务。因此,装备产品的个性化定制不仅包含显性需求,还包含与使用场景或工况和运行性能与效率等相关的隐性个性化需求,后者对于提升产品竞争力具有更为重要的意义。在分析装备产品研发和运行特点及其面临的大数据机遇基础上,提出了一种基于运行数据驱动反向设计(Data-driven inverse design,DID)的复杂装备个性化定制方法(DID-MP)。首先给出了DID基本原理模型,并对比传统正向设计等方法分析了反向设计的基本特征。其次,基于传统大批量定制和运行数据驱动的反向设计,提出了一次定制和二次定制的概念,并给出了DID-MP的基本流程,阐述了反向设计目标选择、运行大数据采集、表征个性化使用环境的系统参数识别与建模,以及最优系统参数识别与前馈应用等关键技术。最后,给出了基于DID-MP的装载机变速箱模块优化定制以及动力传动控制系统定制升级的案例,并与传统设计结果对比表明DID-MP方法对于实现复杂装备个性化定制具有参考价值和意义。

摘要：为了优化直升机升阻比,研究了飞机设计过程中减小诱导阻力的措施,提出了一种机翼几何扭转角的反向设计方法。该方法通过确定目标升力分布形式,对沿翼展方向选取的设计点进行几何扭转角设计,实现目标分布。基于升力线理论,建立用傅里叶正弦级数表示的升力线理论积分微分方程的矩阵表示形式,编制了低速平直机翼的气动力、气动载荷分布的计算程序和几何扭转角的反向设计程序。最后,基于目标环量分布获得了几何扭转机翼,并通过程序预测和数值模拟方法对优化结果进行了仿真。计算结果表明:设计后的几何扭转机翼展向环量分布达到目标椭圆分布形式,几何扭转机翼诱导阻力减小了17.07%,总阻力减小了15.43%,计算状态升阻比提高了6.5%。该方法对选取控制剖面进行设计,可实现性较强,具有一定工程应用价值。

摘要：弹性超材料可被用于实现多种特殊功能,例如振动控制和波操纵,其中吸声是声学超材料完成的典型任务.利用机器学习方法反向设计超材料因利用数据驱动且不依赖经验的优势而备受关注,成为重要的设计范式之一.但现有的工作大多集中在验证反向设计神经网络的设计准确性,很少有人探索如何利用神经网络进行反向设计以提高材料性能.为此,我们的工作研究了反向设计框架在提升3D多尺度空腔型声学超材料的声学性能方面的能力.框架中有正向和反向网络,在训练过程中将目标吸声曲线(100~10000 Hz)作为反向网络的输入,并输出具有满足此吸声曲线的相应超材料结构,随后将其输入正向网络进行声学性能评估.结果表明,经过训练的前向网络可对超过训练集结构参数范围的结构(既“未见过”的结构)进行高精度性能预测,因此具有较高泛化性能.更重要的是,反向网络能够自发地采用超出范围限制的结构参数,以确保满足平均吸声系数高于训练集中任何数据的吸声目标,因此可利用反向设计突破训练集中数据的声学性能,进行性能优化.通过超限探索,反向设计精度从仅有9.2%的设计拥有<0.0001的均方误差显着提高到99.6%.最后,利用案例证明神经网络拥有的超限探索能力对旨在提高性能的反向设计有重要意义.希望这项工作能为更高性能弹性超材料的优化设计提供支撑.

摘要：反向设计是将Lyapunov函数的选取与控制的设计相结合的一种回归设计方法。将该方法用于同步系统的设计 ,给出了一个具体可行的同步设计过程。在同步设计中 ,不管是几阶系统均只需一个控制项。不仅适用于一般的非线性系统的同步 ,还适用于一些混沌系统 (如有外激励的vanderPol系统、Duffing系统、Chua电路、R¨ossler系统等 )的同步。控制项中不出现求导项 ,便于该方法的实施。作为算例 ,给出了vanderPol系统及Chua电路的同步设计。

摘要：提出一种基于人工神经网络(ANN)和粒子群优化(PSO)的半导体激光器参数反向设计方法。利用由传统数值仿真方法计算出的激光器功率样本数据来训练ANN,并用此网络预测激光器任意一组参数对应的功率谱,均方差可低至0.5 mW,用时仅0.07 s,计算速度提高了约1800倍(与相同环境下传统数值算法耗时125.57 s相比)。将此网络与PSO算法结合,可获得目标功率谱的对应参数,即实现反向设计。经计算获得的反向设计方案不唯一,从而进一步验证了半导体激光器非线性多参数的特点。相同环境下ANN结合PSO的反向算法(均方差低于0.04 mW,用时39.45 s)与传统数值反向方法(均方差为0.89 mW,用时192 h)相比,精度提高了22.25倍,速度提高了约17500倍,说明了该方法的有效性。

摘要：针对传统的双螺杆压缩机转子型线的正向设计方法,计算过程繁琐复杂,且无法预判型线综合性能的问题,在深入研究啮合线与转子型线间关系的基础上,提出一种反向设计方法:通过设计啮合线反求获得阴阳转子型线。建立反向设计时阴阳转子的坐标转换关系,基于啮合原理推导反向设计阴阳转子型线的具体过程,分别以几种典型曲线作为啮合线段反求阴阳转子型线方程。在GHH型线的研究基础上,自行设计了一条啮合线,反向推导计算出一对阴阳转子型线进行流体分析并与GHH型线对比,发现该反向设计转子型线与GHH型线性能接近。结合实验结果表明,反向设计方法可有效应用于螺杆转子型线设计。

摘要：鉴于啮合线与转子型线的一一对应关系,且其能够反映出转子型线的某些重要性能参数,针对传统的"转子法"和"齿条法"设计方法的不足,采用从啮合线推导双螺杆压缩机阴、阳转子型线的啮合线法,并将B样条曲线作为啮合线的组成曲线,实现对转子齿形的局部快捷调整,更加方便控制啮合线的形状。在现有转子型线的基础上,基于B样条曲线设计了一条啮合线,反推出阴阳转子型线,对最终得到的转子型线在不同工况下进行CFD模拟计算,分析其内部流场特性,与传统设计结果进行对比研究,最后通过实验有效验证了模拟结果的可靠性,进一步为双螺杆压缩机的可靠性设计提供了一种新的设计手段。

摘要：为了依据战场目标的防护参数快速逆向分析计算得到毁伤该目标的成型装药战斗部结构,开发成型装药理论计算软件,实现成型装药结构的快速和逆向设计,为仿真和实验研究提供理论分析工具。软件计算和试验结果表明:EFP侵深计算较试验结果误差为1.4%,JPC侵深计算较试验结果误差为4.9%,计算误差在指标允许误差范围内。

摘要：在天津某液化天然气(LNG)项目中突破常规空温式汽化器的限制,反向设计低温氮气提供方案,采用空温式汽化器直接提供低温氮气的方案对卸料管道进行预冷,效果良好。对天津某LNG项目的特殊性、空温式汽化器的常规用法、低温氮气供应方案的设计思路、低温氮气方案的选择以及改变空温式汽化器常规用法反向提供氮气方案的实施等方面进行了介绍。只要氮气提供方案设计参数合理、实施措施得当,采用空温式汽化器直接提供低温氮气进行预冷完全可行,同时可大幅降低调试费用,提高作业安全性。