引入优化算子的无人机遗传航路规划算法研究

在大范围真实地形环境中规划出满足任务要求、导航、安全性等约束的较优航路,对提高无人机(UAV)的武器系统性能有重要意义。在基于直接航路编码的遗传算法中引入优化操作算子,将复杂约束合理地应用于遗传进化过程,可以较好地克服一般遗传操作的不足。采用均匀设计的试验方法确定较优的控制参数,并通过算例验证了算法的有效性。     

液压驱动型四足机器人对角小跑步态本体水平位置控制方法

为了对对角小跑中四足机器人本体的水平位置进行控制,建立基于沿支撑线方向运动分解的机器人近似动力学模型,将本体和对角支撑腿简化为一个七连杆结构和一个线性倒立摆,并且基于线性倒立摆解析模型提出摆动腿落足点位置计算方法,进而实现对本体水平位置的控制。针对液压作动器伸缩速度受限的问题,利用单腿冗余关节将关节角速度优化问题转化为标准二次型规划问题,通过设计二次型规划问题解法,降低对摆动腿关节角速度的需求,并且避免了传统伪逆方法可能产生的腿部奇异位型。仿真和实验结果表明:该方法能够实现在关节角速度受限的情况下,有效跟踪本体水平位置的期望轨迹。     

Cyclic best first search: Using contours to guide branch‐and‐bound algorithms

The cyclic best‐first search (CBFS) strategy is a recent search strategy that has been successfully applied to branch‐and‐bound algorithms in a number of different settings. CBFS is a modification of best‐first search (BFS) that places search tree subproblems into contours which are collections of subproblems grouped in some way, and repeatedly cycles through all non‐empty contours, selecting one subproblem to explore from each. In this article, the theoretical properties of CBFS are analyzed for the first time. CBFS is proved to be a generalization of all other search strategies by using a contour definition that explores the same sequence of subproblems as any other search strategy. Further, a bound is proved between the number of subproblems explored by BFS and the number of children generated by CBFS, given a fixed branching strategy and set of pruning rules. Finally, a discussion of heuristic contour‐labeling functions is provided, and proof‐of‐concept computational results for mixed‐integer programming problems from the MIPLIB 2010 database are shown. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 64: 64–82, 2017     

Exact algorithms and bounds for the dynamic assignment interdiction problem

We study a multi‐stage dynamic assignment interdiction (DAI) game in which two agents, a user and an attacker, compete in the underlying bipartite assignment graph. The user wishes to assign a set of tasks at the minimum cost, and the attacker seeks to interdict a subset of arcs to maximize the user's objective. The user assigns exactly one task per stage, and the assignment costs and interdiction impacts vary across stages. Before any stage commences in the game, the attacker can interdict arcs subject to a cardinality constraint. An interdicted arc can still be used by the user, but at an increased assignment cost. The goal is to find an optimal sequence of assignments, coupled with the attacker's optimal interdiction strategy. We prove that this problem is strongly NP‐hard, even when the attacker can interdict only one arc. We propose an exact exponential‐state dynamic‐programming algorithm for this problem as well as lower and upper bounds on the optimal objective function value. Our bounds are based on classical interdiction and robust optimization models, and on variations of the DAI game. We examine the efficiency of our algorithms and the quality of our bounds on a set of randomly generated instances. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 64: 373–387, 2017     

杠杆式抽筒子的动态特性研究及拓扑优化设计

针对杠杆式抽筒子工作时出现的断裂失效问题,以动力学和有限元理论为基础,分别进行抽筒子的动态特性研究和拓扑优化设计。得出其在抽筒过程中的动应力分布和危险区域,定性地确定出介质力学参数和工作参数的影响,获得了抽筒子的最佳材料布局和优化改进结构。优化前后抽筒子结构的对比仿真结果表明,改进结构能够使得应力集中危险区域仅为最大动应力降低10.6%的强撞击位置,其余部分均可转换为安全区域且结构刚度提升49%左右。所用方法有效可靠,为解决杠杆式抽筒子的断裂问题提供理论依据和技术手段。     

基于果蝇优化算法的备件柜布局优化

备件车是保障维护其他装备正常运行的车辆,其备件柜的布局是否优化决定备件的更换速率,甚至影响整个系统的工作效率。针对备件柜的布局进行了深入研究,并通过计算实现了备件柜的布局分布。在备件柜的布局优化过程中运用了剩余矩形匹配的布局策略,并结合备件柜的布局特点对该算法进行了相应改进,使其更好地运用在本研究的布局问题中。同时运用果蝇优化算法来确定剩余矩形匹配权重的计算,在布局过程中将传统的布局策略和智能算法相结合以达到优化的目的。     

基于速度可控粒子群算法的航天测控系统任务可靠性分配

航天测控系统是一个典型的多阶段任务系统,讨论了可靠性分配时的约束条件和分配目标,构建了其任务可靠性分配模型,针对任务可靠性分配这类复杂的约束组合优化问题,提出了一种速度可控的粒子群优化算法.为克服粒子群算法的早熟问题,该算法引入了速度更新的方向控制规则和尺度控制规则用于增加群体的多样性,并根据两种控制规则,提出了种群粒子的速度更新策略.通过算例仿真,表明算法在用于航天测控系统任务可靠性分配问题时具有分配结果优、收敛速度快等优点.     

统计能量优化设计法研究

用设计变量表示统计能量法参数,建立统计能量法方程解得结构各频段能量值,用能量值表示目标函数,基于此建立基于统计能量法声振优化设计模型.对一个由两子系统构成的结构进行优化设计表明,由于能量随频率变化的光滑性,基于统计能量法的模型很适于优化设计.     

无运力限制条件下的一种器材紧急调运优化模型

根据器材调运的特点建立了一个货量充足且无运力限制条件的多目标优化模型,给出了一种方便有效的算法,并利用仿真算例对模型和算法进行了验算,得到了最优的器材调运方案.     

无人机姿态控制系统的优化设计与仿真

应用线性二次型性能指标的最优控制理论,对无人机姿态控制系统进行了优化设计,通过仿真实现了系统的最优调节。在设计和仿真过程中,借助于MATLAB最优控制工具箱及有关命令,使设计变得简单、效率得到提高。