大系统的 LQG/H∞优化模型降阶

本文给出了大规模控制系统的一种新的综合LQG/H_∞模型降阶方法。该方法同时兼顾了系统的时域特性与频域特性,使得对于在状态空间形式下的大系统的降阶既尽量保持原系统的频率特性,又具有与原对象更为接近的最小二次误差。     

有限维修能力下多级保障系统装备时变可用度评估及保障方案优化

备件库存和站点维修能力是影响备件维修周转的重要因素,制约装备使用效果。针对备件需求随任务阶段动态变化的装备保障方案评估和优化问题,考虑站点维修能力对备件维修过程的影响,结合METRIC建模方法和动态排队理论,建立了有限维修能力下多级保障系统装备时变可用度评估模型。在评估模型基础之上,以保障费用为优化目标,装备可用度为约束条件,建立了任务期内多级保障系统保障方案优化模型。以任务期内的最低可用度所对应的备件短缺数为观测值,分析了各项资源的边际效益值,采用边际优化算法对各项资源进行优化计算。算例分析表明,评估模型能够计算多级保障系统任务期内各阶段装备可用度;保障方案优化模型和方法能够得到各项保障资源的优化配置方案。提出的模型和优化方法能够为装备保障人员制定合理的保障方案提供决策支持。     

飞机飞行控制律多目标优化设计研究

针对传统飞行控制律参数单目标优化设计不能同时满足多控制指标要求,且与飞行品质要求缺乏相关性,物理意义不明确等缺点,提出了一种基于改进NSGA-II算法的飞行控制律多目标优化设计方法。在该算法中提出了一种分化进化策略,使得进化搜索过程中染色体群可以自适应分化为数量和构成动态调整的子群,避免了多染色体子群对局部最优区域的重复搜索,维持染色体的多样性,有效抑制了早熟收敛现象发生。最后,使用改进的NSGA-II算法对某型飞机横航向控制律设计进行数值仿真,结果显示提出算法有效提高控制律优化调参效率,结果满足期望的飞行品质要求。     

导弹结构热防护一体化设计与优化

针对导弹面临的严酷气动热力环境,基于传统波纹夹芯结构,为导弹设计了一种兼具承载和热防护功能的一体化结构。建立热-结构耦合计算模型,对一体化结构进行结构承载与热防护性能分析,结果表明:一体化结构在高温下具有较好的承载能力;增加一体化结构隔热层与内壁厚度有助于提高导弹的热防护效率。以一体化结构热防护效率最高和质量最小为目标,采用第二代非支配排序遗传算法实现了多目标优化,并认识到:一体化结构热防护效率与质量相互影响,设计时需要需综合考虑。     

对抗下的尾流自导水雷瞄点位置优化

为提高尾流自导水雷的成功捕获目标尾流概率,基于尾流自导的导引方式对瞄点特殊的距离和角度要求,提出了一种优化瞄点选择的方法。经水雷攻击目标弹道仿真,计算了不同航速目标机动规避时尾流自导水雷首次成功捕获尾流的概率,验证了此瞄点选择方法的优越性。     

组合药型罩聚能装药对轻装甲侵彻仿真研究

为提高聚能射流对轻装甲的侵彻能力,提出圆筒形辅助药型罩装药结构,并对其开展优化设计。以影响射流成型的4个因素建立正交优化设计方案,运用非线性动力学仿真软件Autodyn,对射流成型及侵彻靶板过程进行数值模拟。结果表明：当所研究结构的圆筒罩高度h₁=40 mm,圆筒罩外径d=30 mm,半球罩与圆筒罩壁厚δ=1.4 mm,装药密度ρ=1.80 g/cm³,炸高Z=4D₁,射流的头部速度与有效长度较高,对间隔靶板的侵彻性能较好。研究结果可为新型聚能装药设计及应用提供技术支持。     

新型弹性胶泥-液压浮动机的优化设计

为了减小转管炮发射时的后坐阻力,提高射击精度和稳定性,设计了一种新型弹性胶泥-液压浮动机。根据浮动机的弹性力、粘滞阻尼力以及液压阻尼力计算公式,建立了浮动机的动力学模型。利用粒子种群算法对该动力学模型进行寻优得到该浮动机的最优结构参数。基于此结构参数对浮动机动力学模型进行10连发仿真,结果表明,浮动机的动力学参数匹配合理,在连发射击时浮动稳定。与原弹簧-液压浮动机对比,能够有效地减小后坐阻力和后坐位移,后坐特性得到了改善。仿真结果验证了将弹性胶泥用于浮动机的可行性,为弹性胶泥在浮动机上的应用提供参考。     

基于NSGA Ⅱ的七叶侧斜螺旋桨多目标优化设计

为降低七叶侧斜螺旋桨激振力和噪声提高螺旋桨推进效率,采用NSGAⅡ算法,结合螺旋桨CFD数值预报方法,对螺旋桨的螺距和侧斜分布进行优化设计。采用B样条曲线对螺旋桨设计参数进行拟合,实现螺旋桨几何模型的参数化建模并保证优化拟合曲线的光顺性。将NSGAⅡ优化算法、螺旋桨CFD数值预报方法和B样条曲线参数化建模方法结合,形成完整的螺旋桨多目标优化流程。以E1619桨为母型桨进行优化设计,得到给定目标和约束条件下的最优解集。选取三组典型优化方案进行分析,螺旋桨一阶轴向力脉动水平、螺旋桨推进效率均得到优化,其中折中方案螺旋桨一阶轴向力脉动水平较原型桨下降6.7%,推进效率较原型桨提高1.4%。分析结果表明：降低螺旋桨螺距分布、提高靠近叶梢位置处的螺旋桨侧斜是降低一阶轴向力脉动水平提高推进效率的有益措施。     

基于改进遗传蜂群算法的武器系统优化部署问题研究

针对重点保卫目标区域武器系统应对多目标的合理配置问题,建立了武器系统优化部署模型,对每个子目标函数进行加权分析,建立了获得最优方案数学模型,并针对该模型提出了基于改进遗传蜂群算法。该算法在基本人工蜂群算法的基础上,引入遗传算法中的交叉操作与变异操作,并结合改进的食物源自适应选择策略,使算法实现了探索与开发的平衡,能够做到初期全局寻优与后期快速收敛。运用Matlab软件编程,利用改进遗传蜂群算法获得了满足重点保卫目标实际情况的最优部署方案,与传统人工蜂群算法和传统遗传蜂群算法对比该算法具有更加优秀的收敛性和效率,可以更加迅速达到目标要求函数值。最终将算法得出的部署方案应用于指控仿真软件,直观展示了基于该算法进行武器系统部署的效果与性能。