基于响应面与遗传算法的柴油机喷射参数优化

为解决燃油喷射系统参数优化中高效寻求全局最优解问题,综合响应面设计和遗传算法的优点和不足,采用多项式响应面模型代替原始遗传算法中计算量庞大的目标特性分析模型,建立了多项式响应面模型和遗传算法相结合的参数优化方法。结合非线性规划的凸性分析证明了遗传算法在预定优化区间内全局最优解的唯一性。对优化匹配后的喷射参数进行了模拟计算,结果表明:优化后柴油机油耗降低了1.96g/(kW·h),功率上升了0.99%,排气温度降低了21.86℃。表明该方法具有简单可靠、优化效率高等特点。     

无线传感器网络在海防工程结构健康监测中的应用

海防工程是海军赢得非接触、非对称作战胜利和保存作战潜力的重要硬件基础,将关系到海军作战装备战斗力的发挥,直接影响作战的进程与结局。因此,海防工程结构健康监测系统正成为军内学术界和工程界的研究热点。无线传感器网络由于安装方便、维护成本低和部署灵活等特点,已被广泛应用于各类工程结构健康监测系统中。本文阐述了基于无线传感器网络的海防工程结构健康监测系统提出的背景、基本概念和构成体系,通过模拟部署舰艇洞库结构健康监测系统,协作地实时感知和采集洞库结构信息及环境数据,从而实现海防工程、信息网络和后勤管理的无缝衔接,形成一体化保障能力。     

贴附式涡流阵列传感器在裂纹监测上的应用

金属结构疲劳损伤监测是现代飞机结构健康监控的重点和难点,要求传感器具有高可靠性、高灵敏度并且能在恶劣环境中工作。针对飞机结构损伤监测中传感器的特点,采用阵列化的设计思想设计出一种基于柔性电路板工艺的新型涡流传感器。通过构建损伤监测模型,对传感器的参数进行了仿真优化。最后开展了程序载荷谱下2A12-T4铝合金材料的裂纹监测试验以及阳极氧化和电泳喷漆条件下的对比试验。结果表明,贴附式涡流阵列传感器能够定量监测裂纹的扩展,监测精度达到1mm。阳极氧化和电泳喷漆涂层阻碍了传感器对裂纹特征的有效感知,导致传感器的监测灵敏度降低。     

作动器最优配置的柔性结构振动主动控制

柔性结构广泛应用于航空航天等领域,为了获得结构的最佳动力学性能,在主动振动控制中作动器或传感器位置优化成为关键。基于结构有限元动力学方程,在状态空间利用系统可控和可观Gramian矩阵考虑结构剩余模态的影响,推导一种新的作动器/传感器优化准则。根据优化准则结合非线性整数规划遗传算法对作动器的位置进行配置。以悬臂板为研究对象,采用基于状态反馈的线性二次型调节器研究悬臂板的振动控制效果。与其他配置方法进行比较,验证了新方法的优越性。     

临近空间传感器动态组网优化部署研究

为了提高临近空间传感器系统整体性能,更好地适应现代条件下的高科技电子战、信息战,提出了一种基于遗传算法的临近空间传感器动态组网优化部署方法,建立了临近空间传感器组网优化部署的数学模型,给出遗传算法在该优化问题中的求解过程和步骤,为加快求解速度对遗传算法进行了改进.通过组网仿真表明该方法能够快速得出多种优化部署方案,从而为传感器组网部署提供了科学、有效的支持.     

区域参考光栅法用于潜水器结构监测的温度补偿研究

针对潜水器结构健康检测系统中光纤光栅应变传感器的应变与温度的交叉敏感问题,提出了一种区域参考光栅温度补偿法。首先,理论分析了光纤光栅的应变与温度交叉敏感机理,并给出了区域参考光栅法模型;然后,针对潜水器结构特点给出选用传感器结构,并用标准计量设备标定其灵敏度系数,同时用统计法实测出结构中各测点的热膨胀灵敏度系数;最后,设计了一套63单元的监测系统,并布设于潜水器结构上,结合潜水器的一次水下作业进行温度补偿试验。结果表明:经过温度补偿后,各应变传感器的测量值与深度具有严格的线性关系,线性度大于0.98;水深为0时,测量值在0点附近很小范围内波动,说明温度补偿效果较好,能有效解决潜水器结构健康监测系统中的应变与温度交叉敏感问题。     

基于改进遗传算法对某自动装弹机减速器的研究

在满足自动装弹机性能的前提下,研究了减速器的最优结构参数组合以及动力学性能。在分析了减速器不同参数对性能的影响后,提出了一种基于遗传算法的改进算法,以中心距最小为优化目标,建议优化数学模型;选取斜齿轮齿根弯曲强度和齿面接触疲劳强度为约束,运用改进遗传算法进行求解,得到最优参数组合。改进遗传算法进行优化,中心距的尺寸相比之前减少了9.59%;基于优化后的结果,随着减速器输出端负载的增加而振动变弱,其最大值仅为负载为500 N时的1/8。结果表明利用改进后的遗传算法可以有效地解决自动装弹机减速器结构优化问题,为以后的工程图设计提供依据。     

基于学科间差异信息的协同优化改进算法

分析了MDO(Multidisciplinary Design Optimization)中广泛应用的协同优化算法的特点和存在的问题,提出了一种基于学科间差异信息的协同优化改进算法COMI(Collaborative Optimization based on Multidisciplinary Inconsistency).利用学科间差异信息构造了系统级松弛约束和系统级罚函数,利用遗传算法作为系统级优化算法,并采用标准算例比较了标准CO(Collaborative Optimization)算法、松弛CO算法与COMI算法的性能.结果表明COMI算法在设计结果可行性和最优值上平衡性较好.     

基于模态分析的变速箱振动测点优化配置

针对坦克变速箱振动信号在状态监测中测点的选择问题,提出了根据不同测点的频响特性优化振动测点的方法。通过分析变速箱箱体的有限元动力学模型,得到箱体的各阶固有频率和振型,选择模态分析中总位移较大的位置作为最优的测点安装传感器,为试验测点布置以及状态监测和评估提供理论支持。研究结果表明：位于风扇联动装置齿轮箱附近的传感器对变速箱振动信号的强弱变化比较敏感。     

基于遗传算法的配送路线优化

探讨物流配送路径优化问题,研究选取恰当的配送路径,是在物流过程中提升响应速度,提高服务质量,降低物流成本,提高效率的有效途径.物流配送路径优化问题是一个NP完全问题,使用传统优化方法很难得到最优解或满意解.通过对配送路线优化问题和遗传算法的分析研究,探讨了基于配送路线优化的遗传算法设计,给出了一个算法实例,利用Matlab强大的数值计算能力较好地解决了这个难题并进行了实例验证.说明了遗传算法在求解配送路线优化时的有效性和实用性.对物流系统进行科学的配送路径的优化决策具有实际指导意义.     

Optimal sensor placement for underwater threat detection

The optimization framework for optimal sensor placement for underwater threat detection has been developed. It considers single‐period and multiperiod detection models, each of which includes two components: detection algorithm and optimization problem for sensor placement. The detection algorithms for single‐period and multiperiod models are based on likelihood ratio and sequential testing, respectively. For the both models, the optimization problems use the principle of superadditive coverage, which is closely related to energy‐based and information‐based approaches. An algorithm for quasi‐regular sensor placement approximating solutions to the optimization problems has been developed based on corresponding continuous relaxations and a criterion for its applicability has been obtained. Numerical experiments have demonstrated that the algorithm consistently outperforms existing optimization techniques for optimal sensor placement.© 2008 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2008     

船艇液压设备故障检测诊断测点优化分析

在介绍液压传动控制技术在船艇装备应用的基础上,分析了液压系统的特点及其故障定位的困难性,提出了测点优化选择的重要性和现实性。依据成熟的图论理论、数学方法及测点布置的相关研究,结合已有的测点布置技术,对测点布置在液压设备上的优化选择进行了分析。     

Sensor placement in active multistatic sonar networks

The idea of deploying noncollocated sources and receivers in multistatic sonar networks (MSNs) has emerged as a promising area of opportunity in sonar systems. This article is one of the first to address point coverage problems in MSNs, where a number of points of interest have to be monitored in order to protect them from hostile underwater assets. We consider discrete “definite range” sensors as well as various diffuse sensor models. We make several new contributions. By showing that the convex hull spanned by the targets is guaranteed to contain optimal sensor positions, we are able to limit the solution space. Under a definite range sensor model, we are able to exclude even more suboptimal solutions. We then formulate a nonlinear program and an integer nonlinear program to express the sensor placement problem. To address the nonconvex single‐source placement problem, we develop the Divide Best Sector (DiBS) algorithm, which quickly provides an optimal source position assuming fixed receivers. Starting with a basic implementation of DiBS, we show how incorporating advanced sector splitting methods and termination conditions further improve the algorithm. We also discuss two ways to use DiBS to find multiple source positions by placing sensors iteratively or simultaneously. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 64: 287–304, 2017     

基于Zigbee无线传感器网络的押运感知节点的研究与设计

利用无线传感器网络及Zigbee协议标准,对押运信息感知监测系统进行了分析;提出了基于Zigbee无线传感器网络与空间定位技术、计算机技术、数据通信技术结合的押运信息感知监测系统架构;设计了押运感知监测网络中感知节点的软硬件,并且对网络感知节点软硬件功能进行了测试。     

利用双网桥网络互联来提高舰载 C~3I 系统的抗毁性

介绍了如何在由双网桥连接的两个局域网中实现高可靠的文件传输,完成网桥的检测和自动切换。文中给出了网桥的广播——收听异步检测算法,并提出用辅助路由选择来完成网桥切换的思想。为实现文件的可靠传输,文中详细介绍了流量控制和差错检测的算法,最后还给出一种模拟ｗｉｎ－ｄｏｗｓ消息机制,实现在ＤＯＳ环境下前后台并发控制的让权等待的方法。     

多传感器多目标定位与跟踪技术研究

针对炮兵打击目标的特性和获取目标信息所采用的侦察设施 ,研究了多传感器多目标定位和跟踪问题。在闭圆和聚类概念的基础上 ,提出了一种多传感器多目标融合算法 ,并给出了状态估计的最优解。仿真结果证明了这种算法的有效性。这一模型的物理实现正在进一步研究之中。     

A robust sensor covering and communication problem

We consider the problem of placing sensors across some area of interest. The sensors must be placed so that they cover a fixed set of targets in the region, and should be deployed in a manner that allows sensors to communicate with one another. In particular, there exists a measure of communication effectiveness for each sensor pair, which is determined by a concave function of distance between the sensors. Complicating the sensor location problem are uncertainties related to sensor placement, for example, as caused by drifting due to air or water currents to which the sensors may be subjected. Our problem thus seeks to maximize a metric regarding intrasensor communication effectiveness, subject to the condition that all targets must be covered by some sensor, where sensor drift occurs according to a robust (worst‐case) mechanism. We formulate an approximation approach and develop a cutting‐plane algorithm to solve this problem, comparing the effectiveness of two different classes of inequalities. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 62: 582–594, 2015     

基于Riccati方程的动态传感器分配算法

针对组网跟踪系统传感器分配算法计算量过大的问题,提出了一种基于Riccati方程的动态传感器分配算法。该算法通过Riccati方程离线计算各传感器组合跟踪下的稳态滤波协方差,根据稳态滤波协方差与期望协方差的接近程度动态分配传感器资源。仿真结果显示,与传统协方差控制和贪婪算法相比,基于Riccati方程的动态传感器分配算法在大大减少计算量的同时能够保持较好的跟踪性能。该方法能够更好地应用于大规模传感器组网目标协同跟踪系统。     

基于WSN的档案馆防火监测系统的设计

档案馆是存放和保护重要文献的机构。针对档案馆火灾监测系统中存在的线路磨损、腐蚀、老化,布线成本高、维护难度大、漏报和虚报率高等问题。提出基于无线传感器网络的消防监测系统的软硬件设计方案,该系统采用节点感知、组网、定位技术,提供了可靠的监测和定位信息,具有使用成本低、安装容易、维护方便、智能分析等特点,对于保护档案馆文献资源具有重要意义。     

异步雷达组网协同跟踪动态传感器分配算法

针对异步雷达组网下的协同跟踪问题提出了一种基于异步顺序融合的动态传感器分配算法。该算法对异步雷达的量测值按采样时刻顺序滤波,根据滤波协方差和目标期望协方差的接近程度动态选择下一时刻跟踪的最优传感器集合。仿真分析表明该算法和基于伪量测的异步雷达组网协同跟踪传感器分配算法相比具有较少的计算量和较高的目标跟踪精度。