摘要：为提高载人潜水器耐压结构性能和设计效率,开展优化模型和优化算法的改进研究。进行耐压结构有限元模型的网格无关性分析,利用iSight软件对ABAQUS软件进行集成实现耐压结构的参数化分析,进行设计变量的灵敏度分析和降维处理以降低问题分析难度。利用最优拉丁超立方方法进行样本点的选取,进行样本点的参数化分析。基于典型近似模型对样本点进行拟合,选择拟合精度最高、满足工程需要的近似模型作为耐压结构的替代模型,并建立耐压结构多目标优化模型。结合正态分布交叉算子对第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行改进,得到NSGA-Ⅱ的改进算法INSGA-Ⅱ,以改善NSGA-Ⅱ局部收敛等问题,在利用测试函数进行INSGA-Ⅱ的有效性验证的基础上,利用INSGA-Ⅱ进行耐压结构多目标优化求解。研究结果表明:参数化分析方法和高精度近似模型可平衡计算精度和设计效率之间的矛盾,在测试对比中,INSGA-Ⅱ所得到的Pareto解集在贴近性、均匀性和收敛性等方面均优于NSGA-Ⅱ,INSGA-Ⅱ得到的耐压结构多目标优化方案较NSGA-Ⅱ更优。

摘要：提出了一种基于均匀设计方法和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术的离心鼓风机叶型优化设计方法。均匀设计方法用来生成试验样本点几何信息,各样本点性能评估分析则借助CFD技术来完成,样本点几何信息与其性能之间的关系则采用并行神经网络所映射的近似模型来给出,最后由遗传算法来对该近似模型进行全局寻优,并将其优化得到的相应结果加入样本点集中,重复最后两步,直到满足设定的终止准则。将该优化方法应用于某离心鼓风机叶型优化设计,以极大化等熵效率为目标函数,优化后叶轮的等熵效率提高了1.26%,说明该优化方法是有效的。

摘要：为提高泡沫铝填充薄壁金属圆管的吸能特性并进行高效率结构设计,基于均匀拉丁超立方试验设计方法和径向基函数神经网络,构建轴向冲击下泡沫铝填充铝管吸能特性的近似模型,并将近似模型嵌入遗传算法中实现构件的结构优化。研究结果表明:基于径向基函数神经网络构建的近似模型的拟合优度大于0.99、均方根误差小于0.08,且近似模型的计算耗时仅为数值计算的0.56%;近似模型在保证较高精度的同时可大幅提高计算效率;对泡沫铝填充铝管的结构优化发现,通过增大圆管半径和壁厚、减小高度可使泡沫铝填充铝管的平均压缩力最大化,反之,可使泡沫铝填充铝管的峰值压缩力最小化;基于遗传算法的多目标优化显著提高了泡沫铝填充铝管的吸能特性;该研究成果可为泡沫铝填充薄壁金属圆管的快速设计和优化提供参考。

摘要：以我国大型运载火箭薄壁加筋结构轻量化设计为研究背景,针对轴压下大直径大载荷蒙皮桁条结构开展后屈曲轻质优化研究。基于Python语言建立蒙皮桁条结构参数化模型,为确定结构的极限承载能力,开展蒙皮桁条结构后屈曲分析。针对蒙皮桁条结构轻质优化涉及离散的拓扑和连续的尺寸优化问题,提出基于近似模型和组合优化算法的序列近似优化方法,并利用近似最优解加速算法收敛,确定蒙皮桁条结构最优设计方案。工程算例结果表明,所提序列近似优化方法使大直径大载荷运载火箭蒙皮桁条结构减重效果明显,验证了方法的有效性。

摘要：轻小型多旋翼无人机云台是一种复杂机电伺服系统,要求兼具轻质量与快响应等机电特性。本文针对传统方法在机电伺服系统中设计的不足,以轻小型多旋翼无人机云台为研究对象,提出一种针对系统带宽的机电多目标优化设计方法。方法中,系统结构部分通过灵敏度分析得到7个尺寸设计参数,并以一阶模态和质量为目标进行优化;系统控制部分以速率环和位置环控制器参数为设计变量,并以上升时间、调节时间和绝对积分误差(Integral Absolute Error,IAE)为目标进行优化。在优化设计中,将近似模型与多目标遗传算法相结合,以降低优化复杂度、并提高优化效率及全局寻优能力。对方法进行仿真分析,结果表明:相比初始结构系统和控制系统模型,采用机电多目标优化设计方法后,结构部分质量降低了8.8%,控制部分IAE型积分误差、调节时间及上升时间等主要性能参数分别降低了54.8%、81.9%和53.4%。最后采用锤击法对云台结构进行模态实验,实验得到的一阶模态频率与优化结果的误差为13.4%。说明提出方法可有效实现云台系统机电总体多目标优化。

摘要：为有效识别驾驶员的驾驶意图,在保障插电式四驱混合动力汽车动力性的基础上,提高其燃油经济性,提出了一种转矩识别系数计算方法,设计了基于发动机输出转矩最优能量管理控制策略,讨论了每种工作模式的判别条件以及转矩分配方法.为避免单一优化算法运算时间长、容易陷入局部最优的固有缺陷,使用优拉丁超立方的方法进行试验设计,利用径向基函数神经网络(radial basis function,RBF)建立近似模型,使用多岛遗传算法对近似模型进行了优化.研究结果表明:对优化后的控制策略进行离线仿真得出,混合动力汽车在满足动力性能的前提下,百公里油耗降低了16.4%;将优化后的控制策略在d SPACE上进行硬件在环试验表明,所制定的控制策略,可以实现基本的能量管理,且加入转矩识别之后平均车速误差降低了39.9%,百公里油耗降低了8.5%.

摘要：最大钻速是判定本安型液压车载钻机工作能力的关键指标。基于二次回归模型,考虑二次交互效应,将最大钻速作为优化目标,将钻刀扭矩、钻杆推力、刀盘转速和螺旋机转速等工作参数作为设计变量构建优化数学模型,根据拟合误差判定近似模型具有较高的精度和稳定性。针对不同的样本数目,采用二次规划算法搜索Pareto最优解集。结果表明,性能优化后的钻机最大钻速为1.16m/h,相比于工程经验法,在满足连续工作温度和噪声条件下提升了23.4%以上。

摘要：对离心泵水力效率及高效区相对宽度的优化计算方法进行研究,在水力损失模型的基础上提出基于近似模型的多目标优化计算方法.以中开多级离心泵的优化设计为例,基于水力损失模型进行设计变量灵敏度分析,选出关键设计变量.分别利用水力损失、完全二次响应面(RSF)、径向基高斯响应面(RBF)和克里金响应面(KRG)4种近模型优化离心泵的关键设计变量,分析4种效率优化计算方法的精确性和有效性.结果表明:基于理论公式计算的第1种优化方法耗时少,但结果误差较大;后3种优化方法基于计算流体动力学(CFD)数值仿真分析,结果准确,其中RSF模型的结果最精确且计算时间较短.比较3种不同近似模型的计算精度,RSF的计算结果最精确, RBF结果次之, KRG结果最差.在设计流量下,基于RSF的Pareto最优解的扬程为83.77 m,效率为77.26%,基于RBF的Pareto最优解的扬程为83.09 m,效率为76.63%.

摘要：为了实现设计空间中船体兴波阻力的快速预报,对样本船型生成、兴波阻力预报和近似模型构建展开研究,建立基于样本船的兴波阻力智能预报方法。首先描述曲面变形技术的理论方法,将改进平移法和自由变形技术两种方法应用于船体变形;其次给出兴波理论和数值计算方法,验证本文兴波阻力计算程序的可靠性;并描述基于连续局部枚举的试验样本点设计方法和基于BP神经网络的近似模型;最后以KCS船型特征参数设计为实例,通过近似模型训练和参数分析,验证该近似模型的计算精度。研究结果表明:根据60组测试样本的结果验证,相关系数为0.9998,均方误差为3.14E-04,运行时间为2 ms,本文智能预报方法的预测精度高且速度快。

摘要：为提高多开孔耐压柱壳设计效率,进行了设计变量的灵敏度分析和降维处理.利用最优拉丁超立方方法进行了样本点的选取,对样本点进行了计算、分析及拟合,得到了精度满足工程需要的近似模型.建立了多开孔耐压柱壳确定性多目标及多目标稳健性优化模型,分别进行了确定性多目标优化、3σ稳健性优化和6σ稳健性优化的求解,采用最小距离法确定了相应的优化方案.结果表明:6σ优化与3σ对比,在质量增加的同时,极限载荷有所增加;3σ优化与确定性多目标优化对比,质量和极限载荷增加幅度较大,说明必须增加设计参数值以适应结构稳健性要求的提高,从而导致质量增加,6σ优化所有约束函数和目标函数的质量水平都有了提高,多数设计变量的质量水平提高到了6σ以上.可见6σ的稳健性优化可大幅提高多开孔耐压柱壳的稳健性.