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《华中科技大学》 2004年
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面向飞航导弹的多学科稳健优化设计方法及应用

陈建江  
【摘要】:本文受博士学科点专项科研基金(20010487024)“仿生演化设计的理论和应用的研 究”和中国航天科工集团第三研究院提出的 “飞航导弹方案优化设计软件系统及相关技 术研究” 项目资助。根据飞航导弹多学科稳健优化设计的需求,对相关的分解与协调策 略、不确定性分析、稳健优化设计方法以及多学科优化设计与稳健优化集成等关键技术 进行了深入研究。 通过对飞航导弹功能和性能的需求分析,建立飞航导弹的动力和结构一体化、气动 和隐身一体化、飞行性能和控制规律等优化数学模型,并分析导弹设计中不确定性存在 的根源,以及提出了多学科稳健优化设计理论。在此基础上,通过对飞航导弹多学科优 化设计模型进行“稳健调整”,建立了具有通用性的多学科稳健优化设计模型。 为了高效求解飞航导弹总体优化设计问题,本文采用基于人工神经网络和遗传算法 的智能分解方法将大规模的导弹系统问题分成若干个相互耦合的小规模、易处理子系 统。应用该方法成功实现了对减速器模型和战术飞航导弹模型的优化分解。这表明采用 人工智能的优化分解方法可以有效地提高多学科优化设计的协同效率,是一种较有潜力 的方法。 在飞航导弹的多学科优化设计中,子系统间的信息交换和系统分析的计算复杂性是 多学科优化设计的两大难点。为此,本文提出了一种基于人工神经网络响应面的多学科 协同优化设计方法。该方法提供了一种协调子系统间冲突的机制,使设计方案不断改进。 它是一种二级结构的优化方法,即学科层仅满足局部约束,系统层保证各学科在相关变 量和交叉变量上的一致性。文中,在理论上利用多目标和单目标的K-T条件证明了该算 法的协同解与原问题解的一致性,并在实践应用上通过数值实验和战术导弹与发动机一 体化工程实例验证算法的有效性。 在三次设计理论的指导下,提出了一种基于正交实验的稳健优化设计方法,并实现 球磨机中滑履结构的稳健优化设计。在此基础上,结合飞航导弹的多学科优化设计方法 提出了一种基于并行子系统的稳健优化设计方法。该方法不仅利用响应面提供有关子系 统信息,提高了协同效率,而且使各子系统享有高度的独立性和自治性,能并行独立地 执行计算分析。此外,它采用线性化方法融合了稳健优化的表达式,以迭代方式产生整 个系统的稳健最优解。通过应用实例验证以及与其它方法比较表明,该方法能产生可行 的稳健最优全局解。 应用面向对象语言和数据库技术,研制了一种面向战术导弹的多学科稳健优化设计 平台,全面实现了上述提出的思想和方法。该平台成功运用于某型号战术飞航导弹和筒 辊磨两个工程实例的稳健优化设计实践中,验证了其通用性、可行性和科学性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TJ761

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 张旭东;不确定性下的多学科设计优化研究[D];电子科技大学;2011年
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中国期刊全文数据库 前6条
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