摘要：自感式棒位探测器利用探测线圈电感随驱动杆位移的变化特性实现连续棒位测量,但实际探测线圈端部磁场的非均匀分布致使探测器端部的输出信号表现为非线性,降低了端部位置的测量精度。为此,本文提出一种在探测线圈两端绕制阶梯型补偿线圈的多目标优化设计方法:(1)建立端部补偿线圈电感数学模型;(2)采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对补偿线圈结构进行多目标优化;(3)利用熵权法和模糊综合评价法对多个优化目标客观赋权并进行综合评价,选取一组折中最优设计方案,从而快速有效地确定补偿线圈的最优结构参数。通过有限元仿真对比补偿前后结果,发现经过端部补偿后,不仅电感灵敏度提高了28.6%,最大线性拟合误差也降低了45.8%;最后,进行样机实验,结果显示端部补偿后的探测线圈电感灵敏度为0.18 mH/10 mm,最大线性拟合误差小于0.18 mH,可实现10 mm的测量精度,验证了端部补偿线圈多目标优化设计方案的有效性。本文为其在模块化小型反应堆中的应用提供了优化设计理论基础。

摘要：随着我国高等教育的不断发展,高校师生对建筑空间提出了更高的要求。中庭空间是现代图书馆的核心空间,天窗作为中庭空间的顶部围护结构,对改善建筑采光、调节物理环境有着重要作用。以中国石油大学(华东)古镇口校区西区学习中心为案例,基于高校教学周期与图书馆使用行为,采用多目标优化策略,综合考量功能性与健康性空间需求,以标准采光系数占比(sDF)、日光眩光概率(DGP)、有效采光占比(sUDI)、昼夜节律频率(CF)、天窗不利辐射(Rad)为评价指标,探究高校图书馆中庭天窗设计方法。总结了天窗形态变量,构建了一个简化的参数化空间模型。前期开展了合理的预实验,梳理了各项参数的数值特征,形成了非视觉效应性能模拟基础数据。模拟寻优阶段采用了Rhino-Grasshopper参数化平台,借助环境性能模拟插件Ladybug Tools和寻优插件Wallacei进行优化求解。运算阶段共产生1800组数据和314项帕累托最优解。基于多阶段的方案验证机制,筛选阶段提取出适宜且多样的解决方案,明确了各决策变量与优化目标的作用关系。上述方法强调形态参数、行为特点、使用需求的关联,最大程度避免了传统建筑设计方法的主观思维,可以为中庭天窗设计提供参考。

摘要：为研究市域快线无砟轨道结构轻量化经济性、列车快速运行安全性协同优化设计问题,利用多体动力学软件Universal Mechanical建立车辆-轨道空间耦合模型,详细分析轨道板长度、宽度、厚度、弹性模量和扣件刚度、扣件间距单独变化时,对市域D型动车以速度160 km/h通过时所引起的轮轨系统动力响应,通过响应面实验得到市域快线无砟轨道钢轨垂向位移响应面模型,并经NAGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化得到最优参数组合。结果表明:通过单因素试验,对钢轨垂向位移影响显著的依次为扣件间距、扣件刚度和轨道板长度;建议在进行市域快线无砟轨道结构设计时将钢轨垂向位移作为关键评价指标;各设计变量对市域快线无砟轨道力学性能影响的主次顺序依次为扣件间距、扣件刚度、轨道板长度、轨道板宽度、轨道板厚度、轨道板弹性模量;推荐设计方案为扣件系统刚度25 kN/mm,扣件间距0.625 m,轨道板长度4.9 m,轨道板宽度2.8 m,轨道板厚度0.26 m,轨道板混凝土等级C40。

摘要：为提高永磁辅助同步磁阻电机(permanent magnet-assisted synchronous reluctance motor,PMa-SynRM)的输出性能,提出了基于核极限学习机(kernel extreme learning machine,KELM)和快速非支配排序遗传算法(nondominated sorting genetic algorithm,NSGA-II)相结合的外转子PMa-SynRM多目标优化设计方法。首先,对PMa-SynRM转子磁障进行初步设计并分析PMa-SynRM工作原理。其次,通过综合敏感性分析评估每个设计变量对优化目标的影响,选取主要优化参数。然后,以高输出转矩、高效率和低转矩脉动为优化目标,建立基于KELM的代理模型。最后,采用NSGA-II进行全局寻优,从NSGA-II生成的Pareto前沿中选择最优解,并通过有限元分析进行验证。仿真结果表明:优化后的电机较初始电机平均转矩提高了15.83%,转矩脉动降低了60.27%,且优化后电机效率较初始电机也有所提高,验证了本文优化设计方法的有效性。

摘要：针对目前风电、光伏发电波动性大和典型区域消纳困难的问题,将出力可靠、爬坡迅速的地热发电纳入混合能源系统,提出了一种地热发电促进风光消纳的新型混合能源系统优化调度方法。综合考虑运行成本和运行风险,以机组物理特性为约束条件,建立新型混合能源系统多目标优化调度模型;提出滚动修补策略修复种群初始值,基于自适应均衡模型和非支配排序遗传算法求解模型。本算法相较于传统算法更适合解决高维度、高复杂度的约束问题,且收敛速度较快。通过西藏某区域冬季典型日2种场景计算实例对比分析发现,地热发电使风光消纳率分别上升了8.0%、7.9%,同时系统运行成本和风险指数分别下降了2.5%、7.1%。证实地热发电可促进风光消纳和提高电力系统可靠性,为混合能源系统的决策调度提供理论支撑。

摘要：为了提高高速精密无心磨床砂轮主轴的稳定性以及磨削精度,考虑到砂轮主轴工况下的热力耦合效应的影响,提出了以砂轮主轴一阶固有频率最大以及工况下的变形量最小和谐响应振幅最小为目标的多目标优化方法。在有限元仿真软件ANSYS中建立砂轮主轴热-力耦合效应的有限元仿真模型,然后结合中心复合试验设计理论分别建立了砂轮主轴基于标准二阶响应面法的响应面模型以及基于Kriging方法的响应面模型;最后提出了Kriging响应面方法和多目标遗传算法(NS⁃GA-II算法)相结合的多目标优化方法对砂轮主轴进行优化,获得砂轮主轴的Pareto优化解集。结果表明优化后的砂轮主轴一阶固有频率增加了1.86%,最大变形量减少了0.80%,工况下谐响应振幅减少了42%,提升了砂轮主轴的稳定性,同时为相关轴类零件的优化设计提供了参考。

摘要：为提升前吸能装置整体碰撞性能,建立了含防撞梁、吸能盒和刚性墙的100%正面低速碰撞有限元显式动力学模型,及前吸能装置多目标优化模型。采用Johnson-Cook损伤本构模拟铝合金材料碰撞损伤特性,以整车最大质心加速度、最大质心位移和吸能装置总质量等评价指标为优化目标,以防撞梁和吸能盒截面的宽度、长度和厚度等7个结构尺寸作为设计变量,以吸能装置最大吸收能量为约束条件。采用NSGA-Ⅱ算法对前吸能装置多目标优化模型进行求解,优化结构与初始设计结构进行40%偏置碰撞对比验证。通过分析100%低速正面碰撞多目标优化结果可知,在整车最大质心位移增加约3%的情况下,最大质心加速度和最大防撞梁碰撞力下降35%以上,前吸能装置减重达23%。由40%低速偏置碰撞对比验证结果可知,整车最大质心加速度、最大质心位移和防撞梁碰撞力峰值等性能参数较优化前下降10%以上。研究结果为前吸能装置碰撞性能优化提供设计参考。

摘要：以齿轮啮合接触分析为研究对象,提出了一种既能减振降噪又能使齿面载荷均匀分布的多目标优化设计方法。通过传输误差幅值的对比实验与理论计算,验证了载荷齿面接触分析模型的正确性。在此基础上,给出了齿面载荷分布的计算方法,并进一步提出了齿面载荷均匀分布的判断方法。以扭转方向相对速度最小和齿面载荷均匀分布为优化目标,构造多目标优化函数,得到最优修形参数。在此基础上给出了实例来说明所提出的方法,结果表明优化后沿扭转方向相对速度和左右齿面载荷差得到了大幅降低,验证了优化后的修形效果。

摘要：高速铁路车轮的磨耗性能对于车轮型面的设计和性能评估至关重要。微小的型面变化可能会导致轮轨接触几何特性发生重大改变,合理的轮轨型面匹配能够改善轮轨磨耗,提高车辆性能和脱轨安全性。提出一种考虑磨耗演化的车轮型面优化方法。首先,通过追踪测试不同运营时期的磨耗型面,确定车轮磨耗的主要范围作为优化区域。然后,结合非均匀有理B样条(NURBS)拟合算法对车轮型面进行曲线插值拟合,构建了车轮型面的参数化模型。接着,将考虑车轮磨耗演化的预测模型引入到多目标函数中,同时引入了目标函数自适应权重调整因子,建立了车轮型面的多目标优化模型。采用拉丁超立方采样方法建立RBF代理模型进行模拟仿真计算,并利用TS-NSGA-II多目标优化算法进行车轮型面的优化设计。最后,对优化型面LMA-opt与LMA型面进行对比验证分析,包括车轮磨耗演化分析、轮轨静接触分析、轮轨动态接触分析和车辆动力学性能分析4个方面。结果表明,优化后的车轮型面磨耗得到显著改善,具备更好的静态几何接触性能和动态特性。这有助于提升车辆曲线通过性能,并在镟修周期内有效降低车轮的磨耗量和疲劳损伤,从而延长车轮使用寿命,提高车辆的可靠性和安全性。这项研究为车轮型面的优化提供了一种智能化的设计方法和参考。

摘要：复杂产品供应链交付过程参与企业多、生产过程复杂、不确定性高和可控性差,交付过程易出现交货不及时、成本增加和质量不合格等问题。针对该问题提出一种基于多参量CF-GERT(MCF-GERT)的复杂产品供应链交付多目标优化模型。首先,将复杂产品供应链交付过程抽象成网络,分析了其交付时间、成本和质量之间的复杂关系,构建MCF-GERT网络模型并通过矩阵式求解。进而考虑交付过程的稳定性,引入准时交付率和预算符合率作为约束,构建了供应链产品交付时间-成本-质量多目标优化模型;接着利用多目标遗传算法(NSGA-II)设计了求解算法,实现了多目标之间的权衡和有限资源的合理分配。最后,通过实例说明了模型的有效性,为复杂产品供应链交付过程多目标综合优化提供借鉴。