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《西北工业大学》 2004年
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多学科设计优化方法及其在飞行器设计中的应用

李响  
【摘要】:飞行器设计需要用到气动、结构、控制等诸多学科的知识,各学科自身已发展成独立的研究领域,内容博大精深。在进行设计时必须从全局出发,将各学科视为一个整体,考虑学科间的相互作用。因此飞行器设计面临着如何解决一个复杂、庞大的非线性优化问题,学科间复杂的信息联系以及天文数字般的计算量使得传统的优化方法在解决飞行器设计问题时显得无能为力。在此情况下,多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization, MDO)方法应运而生。 本文主要研究了多学科优化算法及其在飞行器设计中的应用,具体如下: 1、建立起飞行器多学科设计优化的数学模型,根据学科间关系,提出三种基本类型的飞行器多学科设计优化问题,一般飞行器多学科设计优化都可以看作这三种基本类型的组合。分析了飞行器多学科设计优化所特有的概念及其物理意义,指出其与传统优化问题相比所面临的计算困难及信息组织困难,为后续研究指明了着力点。 2、总结并分析了多学科设计优化常用的一些工程近似算法,这些近似算法是构成一个完整的多学科设计优化算法的组成部分,而且这些算法本身也具有工程实用价值。 3、对协同优化算法作了深入研究,分析了协同优化的数学本质,指出由于协同优化独特的数学结构,其主要的计算困难在于如何构造有效的系统级协调优化的约束模型。引入带参数优化模型概念,分析了基于最优敏度信息的系统级约束构造算法。提出了一种新的研究协同优化的角度:从几何意义角度研究协同优化,并在此基础上构建了两种新的系统级协调算法:基于学科间动态不一致信息的超球子空间算法和线性近似子空间算法。 4、对并行子空间优化算法作了深入研究,分析了该算法的数学本质,指出在该算法中,对于学科级优化而言,其主要作用在于提供一个新的试验计算点而不是优化本身。根据这一思想,在原有的并行子空间优化算法的基础上引入均匀试验设计,提出了改进的并行子空间优化算法,改进后的算法与原有并行子空间优化算法相比,在保证精度的前提下,计算量更小,工程实用性更强。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:V221

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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8 申焱华;张蕾;张文明;;矿用汽车转向机构的集成稳健设计[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
9 冯志君;周德俭;;基于正交实验的电液伺服系统最优运行参数选择方法研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
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6 李跃;三维运动估计在织物动态仿真中的应用[D];浙江理工大学;2010年
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【同被引文献】
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2 谷良贤,龚春林,吴武华;跳跃式弹道方案设计及优化[J];兵工学报;2005年03期
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9 孟庆鑫,王茁,魏洪兴,张立勋;深水液压动力源压力补偿器研究[J];船舶工程;2000年02期
10 刘刚,郑云龙,赵德有,梁园华,关伟姝,马延德;BINGO9000半潜式钻井平台疲劳强度分析[J];船舶力学;2002年02期
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【二级引证文献】
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7 蒲洪彬;郭涵;李伟光;李晓曦;;基于iSIGHT的印刷模切机伺服配置设计研究[J];机床与液压;2012年13期
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1 王天英;王敏;彭红伟;;圆角倒棱台形FPSO方案设计研究[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
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3 邢德强;复杂机械产品性能驱动设计方法及其典型应用研究[D];天津大学;2010年
4 薛立鹏;倾转旋翼机气动/动力学多学科设计优化研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 肖蜜;多学科设计优化中近似模型与求解策略研究[D];华中科技大学;2012年
6 吴宝贵;基于仿真分析的复杂机械产品多学科设计优化方法研究[D];大连理工大学;2008年
7 钟小强;个性化产品快速响应设计方法研究[D];中国科学技术大学;2008年
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9 姜哲;多学科设计优化在桁架式Spar平台概念设计中的应用研究[D];上海交通大学;2010年
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8 钱晶晶;飞机初步设计阶段下的机翼气动结构优化方法研究[D];上海交通大学;2011年
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