助推-滑翔飞行器总体多学科设计优化研究

以助推-滑翔飞行器为研究对象,开展多学科设计优化在其总体设计过程中的应用研究。首先对助推-滑翔飞行器进行多学科设计优化任务分析、多学科建模,并建立了助推-滑翔飞行器总体多学科设计优化模型;其次对助推-滑翔飞行器总体设计学科间耦合特点进行分析,在此基础上提出了基于最优灵敏度方法的两层系统集成优化策略;最后通过数值优化算例验证了方法的有效性。优化结果表明,该方法具有较好的收敛速度,且使满载起飞质量减少9%,为高性能飞行器总体设计提供新的设计思路。     

鱼雷壳体结构的模糊优化设计

鱼雷壳体结构优化设计是鱼雷外形优化设计中的重要组成部分,关系着后期鱼雷总体优化设计的成败.但是,目前的鱼雷壳体优化设计方法仅是将设计变量作为固定变量来处理,没有考虑到设计变量存在的不确定性,另外环境变量也存在着不确定性,这些因素都说明鱼雷壳体优化设计实际上是一个模糊优化问题.如果忽略了鱼雷壳体优化设计的模糊性,会导致优化结果存在较为严重的危险性,同时也会对后期的鱼雷总体设计带来无法预知的影响.针对这一问题,在鱼雷壳体结构优化设计中引入模糊理论,建立鱼雷壳体结构模糊优化模型,并用单目标模糊优化方法进行鱼雷壳体结构模糊优化设计.将鱼雷壳体结构优化设计中存在的风险降到最低.     

战术导弹多学科设计优化

建立了战术导弹多学科系统分析模型,提出了战术导弹多学科设计优化方法.通过系统级总体设计优化和并行的子系统级发动机设计优化的嵌套循环,得到满足战术导弹总体设计指标的最优发动机设计方案,即得到内外弹道相匹配的发动机最优推力时间曲线,实现了战术导弹多学科设计优化,缩短了战术导弹总体和固体推进学科的设计周期.战术导弹设计优化时不仅考虑了导弹战技性能指标要求,而且还考虑了22个典型攻击目标的运动特性,增加了导弹最优设计结果的实用性.     

基于MDO方法的卫星集成设计系统分析与实现

为解决多学科设计优化方法中多学科设计、多学科分析、多学科优化过程与卫星总体设计流程集成的问题,采用变复杂度建模技术,并借鉴产品数据管理思想,设计并实现了面向总体设计的卫星集成设计软件系统。阐述了软件的设计思想、系统组成和功能特点,并给出了月球探测卫星概念设计问题的具体应用实例,结果表明软件在解决多学科设计优化方法应用于卫星集成设计问题时的可行性。     

子空间分解与淘汰优化方法

提出一种新的多学科设计优化方法,即子空间分解与淘汰优化方法.该方法通过子空间的分解和淘汰,提高剩余子空间的近似模型精度,基于子空间近似模型优化获取最优解.首先,基于设计空间近似模型获取最优解,如果近似模型达到满意精度,则终止优化;否则将设计空间分解为多个子空间.然后,各子空间基于近似模型优化,如果子空间没有可能获得优于...     

鱼雷耦合非线性系统的线性控制方法

给出了鱼雷空间运动的数学模型;在流形上研究了非线性系统的线性化系统可控时的镇定问题,给出了线性控制规律使非线性控制系统镇定于原平衡点的条件;基于线性化拓扑等价性定理,将鱼雷三通道的非线性模型进行等价变换,利用传统的线性设计方法和多变量控制方法分别去处理鱼雷耦合非线性系统的控制问题,从而降低了多通道耦合控制设计问题的难度和复杂性。     

某自行火炮全弹道多学科优化设计

为提高某自行火炮弹丸的杀伤效能,寻求该火炮全弹道设计参数间更优的匹配关系,并缩短全弹道设计周期,根据其包含的内弹道、外弹道和终点效应3个分学科之间的耦合关系,建立自行火炮全弹道多学科优化设计模型。以射程最大、杀伤面积最大为优化目标,进行全弹道优化设计。与单目标优化方法对比,多目标优化有效提高了该火炮弹道的综合性能,避免了单个目标优化时其他目标劣化的现象。     

一种控制学科在设计回路的多学科设计优化方法

提出了一种直接针对设计参数不确定性描述的鲁棒控制器设计方法,并将该方法的研究和多学科设计优化方法的研究结合起来,实现了控制学科在设计回路的多学科设计优化。以某无尾布局微型飞行器为例开展了气动、控制学科的并行设计优化研究,说明了该方法的可行性。     

基于ModelCenter的顶置武器站稳定精度优化

顶置武器站具有系统组成类型复杂、子系统间存在耦合作用的特点,导致多学科协同仿真的优化模型难以建立。通过Adams、Simulink分别建立了顶置武器站机械系统及控制系统模型,并在多学科优化设计平台Model Center中对该机电联合仿真模型进行系统集成;在此基础上,以顶置武器站稳定精度为目标函数,采用一阶差分模型对炮控系统比例系数及积分系数进行了灵敏度分析,并采用设计探索优化器对该参数进行了优化设计。仿真结果表明,所建立的顶置武器站稳定精度多学科协同优化模型设计周期短、计算效率高,为下一步进行顶置武器站多工况、多结构参数的优化设计提供技术支撑。     

提高鱼雷航行机动性的研究和设计

本文为提高直航鱼雷航行的机动性提供了一定的基本理论和设计方法。作者首先建立了鱼雷空间控制运动的数学模型,并对流体动力控制部件——鳍、舵的设计方案进行了数字仿真,进而提出了提高鱼雷航行机动性的设计方案。该项研究成果已被运用于某自导鱼雷的设计中,它对于把直航鱼雷改装为自导鱼雷也具有一定的现实意义。