飞航导弹方案设计的关键支撑技术研究

【摘要】： 飞航导弹的方案设计在导弹的整个生命周期中占有重要的地位,其设计直接影响到最终产品的成败,成功利用已有的知识、技术和经验是提高方案设计效率的一个重要途径,本文在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”项目以及“知识库构建及应用技术研究”项目的资助下,鉴于导弹方案设计的复杂性、创造性等特点,对飞航导弹方案设计中的知识集成、配置设计、优化以及评价技术进行了深入的研究。 通过对飞航导弹总体方案设计的任务、模型以及设计中所存在的技术问题的阐述,提出了以知识工程为基础,融入配置设计、优化技术、评价技术的飞航导弹方案设计集成体系框架,描述了知识集成和求解策略。 针对导弹设计中知识的多领域多类型特点,通过分析传统知识表达方法存在的不足,建立了飞航导弹方案设计阶段的知识集成表示模型。该模型以面向对象技术为基础框架,融入产生式规则、实例表达和神经网络技术,实现了不同类型知识的相互融合。在集成模型中提出了对象属性的动态绑定技术并在此基础上建立了基于对象层次模型的过程知识表达方法,大大提高了知识的表示能力。深入研究了规则知识和神经网络的融合,为知识项的合并和激活以及对不完全知识推理提供了支持。 通过对导弹零部件的系列化,设计过程的层次模块化研究,在新产品的设计中利用配置技术将极大地提高产品的设计效率和可靠性。本文通过研究飞航导弹配置中存在的约束问题,建立了基于装配层次结构树的配置知识模型。该模型以集成知识表达为基础,将结构树映射为对象层次模型,深入研究了配置知识的变更和管理,并通过实例验证了其有效性。 知识工程技术虽然能够获得导弹的设计方案,但限于符号推理难以实现方案优化的目标,需要和优化技术相结合。考虑不确定因素和模糊因素的影响,优化决策是一个多目标优化问题,文章提出了基于物理规划技术的模糊稳健优化模型,通过对导弹质量的优化,验证了模型的有效性。 虽然优化技术得到了长足的发展,但是,由于大量近似模型以及不确定因素的干扰,优化的结果也难以保证满足实际的需求,方案评价是一个必不可少的过程。文章提出了一种多方案的综合评价方法,通过综合层次分析法、可视化技术、CAD技术、物理规划等方法,提高了评价结果的客观性和合理性。 基于上述研究成果,应用面向对象语言和数据库技术,并结合商品化软件,构造了飞航导弹的方案设计平台原型系统,全面实现了上述提出的思想和方法。并成功地应用到支撑课题的研发中。