收藏本站
《西北工业大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

飞行器总体参数优化的进化算法及其应用研究

王允良  
【摘要】: 飞行器设计是综合多个学科领域的复杂系统工程,在初步方案设计阶段,需要根据设计目标,构造合理的优化模型,应用有效的工程数值计算方法、优化计算方法和决策方法,完成飞行器总体参数优化设计,提供满足设计要求的优化方案,为进一步的详细设计奠定基础。 稳定高效的优化计算方法是飞行器总体参数设计的有力工具。传统的优化算法计算效率较高,但是对设计问题的数学模型依赖很大,其单点搜索方式很难确保获得全局最优解。相比之下,进化算法对设计问题的数学模型要求较低,适用范围较广,其群体搜索模式提供了信息共享机制,使搜索效率得到提高。因此,进化算法适于解决飞行器总体参数优化问题。 本文建立了飞行器总体参数优化设计框架,归纳了飞机总体参数设计需要的工程计算方法、优化计算方法和多目标决策方法。 为了探求有效的优化计算方法,深入研究了进化算法的一个新的分支——粒子群优化算法。在分析算法原理和收敛性的基础上,将其与遗传算法进行了比较。可以发现,该算法依靠基于群体信息共享的智能进化,使搜索过程紧跟当前的优势个体,因而计算效率比较高。为了加快算法收敛速度和保持群体多样性、提高局部搜索能力,构造了几种改进的粒子群优化算法。通过求解数值测试函数优化、桁架结构优化和机翼结构优化问题,验证了粒子群优化算法是一种鲁棒、高效的优化计算方法,适于求解复杂工程优化问题。 对于多目标优化设计,通常希望能够得到具有稳态和均匀性的多目标优化非劣解集,使设计者对可能的设计方案有全面的认识,以便更好地进行权衡、折衷和决策,提高设计效率。将粒子群优化算法拓展到多目标设计优化,为了提高算法的搜索效率,保持非劣解集的多样性,并尽可能使其分布更加广泛,构造了稳定高效的新算法——基于小生境技术的模拟退火-多目标粒子群优化算法。应用该算法求解了多目标数值优化问题,并求解了可重复使用运载器机翼外形多目标优化设计模型的非劣解集。 实际工程设计问题与设计者的经验和偏好紧密相连。物理规划方法根据设计者对设计目标不同程度的期望值,构造偏好函数,将多目标优化问题转换成单目标优化问题,求得反映设计者偏好的非劣解,为多目标决策提供了有效手段。通过均匀调整偏好设置,实现了应用物理规划方法求解多目标优化非劣解集的方法。通过建立决策矩阵,指导偏好设置,发展了新的交互式物理规划方法,使设计过程紧跟设计者的意图。应用物理规划方法,求解了多目标数值优化模型的非劣解,求解了民用飞机总体方案多目标优化设计模型的非劣解。应用交互式物理规划方法,求解了吸气式高超声速飞行器前体/进气道布局多目标优化设计问题。 在飞行器总体参数优化设计框架下,将前述的进化算法和多目标决策方法应用于飞行器气动布局优化设计。提出了一种新的翼身融合的滑翔式高超声速飞行器布局方案。应用基于二次曲线的模线设计方法,完成了飞行器外形的参数化建模;应用基于牛顿流理论的高超声速气动特性估算方法,对飞行器进行气动特性计算,并且进行了简化的二维平面内的飞行轨迹仿真和优化;以升阻比和体积效率最大化为设计目标,纵向静稳定性为约束,建立了飞行器气动布局多目标优化设计模型,应用粒子群优化算法、多目标粒子群优化算法,物理规划方法,求解优化模型,完成了对该高超声速飞行器的初步方案设计。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:V221

知网文化
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 武虎子;唐长红;耿建中;姚海林;;启发式算法在大飞机设计中的应用综述[J];飞行力学;2012年02期
2 黄伟;罗世彬;王振国;;基于动态参数的杂交粒子群优化算法[J];计算机科学;2010年12期
3 王琦;王源博;饶碧波;李应;;基于串联协作法的RLV机翼参数优化设计[J];机械设计与制造;2012年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 夏陈超;赵文文;陈伟芳;陈丽华;;类HTV-2升力体参数化建模与网格自动生成研究[A];第十五届全国激波与激波管学术会议论文集(下册)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曹海林;深空测控通信大天线技术研究[D];重庆大学;2010年
2 范培蕾;多目标优化方法及其在高超声速试飞器系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 朱庆镇;倾转旋翼机总体参数优化设计[D];南京航空航天大学;2011年
2 杨钧;高超声速二维进气道性能研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 仝云;防空导弹弹族多目标优化设计[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 王源博;多方法协作优化方法研究[D];南昌航空大学;2012年
5 计亚新;弹箭气动力参数辨识优化方法研究[D];中北大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 方卫国,师瑞峰;飞机方案多目标优化的Pareto遗传算法[J];北京航空航天大学学报;2003年08期
3 王允良,李为吉;物理规划方法及其在飞机方案设计中的应用[J];航空学报;2005年05期
4 王允良,李为吉;粒子群优化算法及其在结构优化设计中的应用[J];机械科学与技术;2005年02期
5 张勇,李为吉,唐伟,张鲁民;基于遗传算法的被动式滚转控制系统设计[J];空气动力学学报;2002年01期
6 夏露,高正红,李天;飞行器外形多目标多学科综合优化设计方法研究[J];空气动力学学报;2003年03期
7 金海波,丁运亮;飞机概念设计中的外形参数化模型的研究[J];南京航空航天大学学报;2003年05期
8 张勇,唐伟,李为吉,马强,张鲁民;基于MATLAB的现代优化算法在飞行器气动外形设计中的应用[J];宇航学报;2003年01期
9 唐伟,张勇,李为吉,马强;二次曲线截面弹身的气动设计及优化[J];宇航学报;2004年04期
10 王允良,张勇,李为吉,唐伟;可重复使用运载器机翼外形优化[J];宇航学报;2004年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王晓鹏;遗传算法及其在气动优化设计中的应用研究[D];西北工业大学;2000年
2 柳长安;无人机航路规划方法研究[D];西北工业大学;2003年
3 李响;多学科设计优化方法及其在飞行器设计中的应用[D];西北工业大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵飏,吕国华,孙爱新,樊新民;瓜尔豆胚性愈伤组织诱导的初步研究[J];安徽农业科学;2005年02期
2 韩世芬;;模糊自适应遗传算法在农村电站无功补偿优化中的应用[J];安徽农业科学;2008年08期
3 易传辉;陈晓鸣;史军义;周成理;;影响美凤蝶滞育蛹发育的主要因素[J];安徽农业科学;2009年02期
4 李小俊;陈颖;贾宇;王立安;;生防菌菌株A的摇瓶培养条件及发酵工艺[J];安徽农业科学;2009年04期
5 杨海军;周小苹;;雪梨干酒发酵条件的优化[J];安徽农业科学;2010年13期
6 刘红;赵丹微;杨定国;韩长日;;神秘果果皮的抗氧化性[J];安徽农业科学;2010年14期
7 郑志;吕艳丽;;膜法沼气净化数学模型的建立与应用[J];安徽农业科学;2011年06期
8 孙晓英;吴莹;徐庆辉;;均匀设计及其在中药学领域中的应用[J];安徽医药;2009年07期
9 胡海霞;李家明;秦瑛;见玉娟;;药物化学实验教学的改革和实践[J];安徽医药;2010年05期
10 张林家;;基于Pareto遗传算法的多目标优化[J];鞍山师范学院学报;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周蕊;王健平;;连续爆轰发动机热力学性质的数值模拟[A];第二届爆轰与爆震发动机研讨会论文集[C];2011年
2 杨冀丰;史建卫;钱乙余;李晋;;对0201组装中焊膏印刷工艺参数影响的研究[A];2008中国电子制造技术论坛论文集[C];2008年
3 刘志雄;杨光祥;;基于轮盘赌概率分配编码方法的并行机调度优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 吕斌;杨超;;考虑气动弹性的飞机概念优化设计方法[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
6 廖钦;徐胜利;;用于雾化煤油点火研究的两相激波管设计和调试[A];第十三届全国激波与激波管学术会议论文集[C];2008年
7 孙英英;姜宗林;林建民;赵伟;姚文秀;;高焓激波风洞中钝锥气动力特性实验研究[A];第十三届全国激波与激波管学术会议论文集[C];2008年
8 贾文利;曹伟;;比热非常值对高超声速平板边界层稳定性的影响[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
9 冯定华;潘沙;丁国昊;曹文斌;李伟;罗凯;刘枫;李桦;;CFD并行计算方法在高超声速数值模拟中的应用[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
10 胡光华;龚丽;张进疆;陈海峰;;香蕉片微波真空加工试验研究[A];2007年学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 胡沙;面向服务的模具企业信息系统集成平台关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
5 何英;干旱区典型流域水资源优化配置研究[D];新疆农业大学;2010年
6 李熹平;快速热循环注塑模具及工艺关键技术研究[D];山东大学;2010年
7 都爱华;框架结构移位托换节点受力机理的研究[D];山东大学;2010年
8 曾献辉;服饰智能适配系统的研究与应用[D];东华大学;2010年
9 谢燕;飞船返回舱着陆冲击缓冲座椅系统改进设计研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 李春洋;基于多态系统理论的可靠性分析与优化设计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周翔;微型扑翼飞行器的气动特性及其优化研究[D];南昌航空大学;2010年
2 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
3 黄铖;无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 赵淑香;零航速下减摇鳍的运动规律与能量优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 辛贵州;无人飞行器航迹规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王东阳;多智能体调度优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 林鸿蕴;船用封闭行星齿轮传动优化设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 石丽丽;智能优化算法对比研究及其在船体双底结构优化中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 孙承夏;混合进化算法及其在生产调度中的应用[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱宁,林德福,徐劲祥;弹丸阻力系数辨识模型[J];兵工自动化;2005年04期
2 马殿荣;最佳符合弹道系数的计算方法[J];兵工学报;1985年01期
3 薛晓中;由弹丸射击试验数据求取完整的气动系数的方法及其比较[J];兵工学报;1990年03期
4 杨志远,秦英孝;弹丸阻力系数的飞行测定法研究[J];兵工学报;1990年04期
5 刘世平,易文俊,顾金良,陈平,夏言;弹道靶道数据判读与处理方法研究[J];兵工学报;2000年03期
6 陈万春,赵丽红,刘佳琪,黄皎仁;反战术弹道导弹总体优化设计研究[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
7 方卫国,师瑞峰;飞机方案多目标优化的Pareto遗传算法[J];北京航空航天大学学报;2003年08期
8 杨青,邱菀华,汪亮;固体火箭发动机成本与性能双目标优化设计[J];北京航空航天大学学报;2005年05期
9 邱志平;张宇星;;改进遗传算法在飞机总体参数优化中的应用[J];北京航空航天大学学报;2008年10期
10 石书济;深空探测与测控通信技术[J];电讯技术;2001年02期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报专稿 石江月;[N];世界报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 陈小前;飞行器总体优化设计理论与应用研究[D];国防科学技术大学;2001年
2 陈琪锋;飞行器分布式协同进化多学科设计优化方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
3 罗世彬;高超声速飞行器机体/发动机一体化及总体多学科设计优化方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 颜力;飞行器多学科设计优化若干关键技术的研究与应用[D];国防科学技术大学;2006年
5 黄达;飞行器大振幅运动非定常空气动力特性研究[D];南京航空航天大学;2007年
6 窦毅芳;稳健性优化设计理论与方法及其在固体火箭发动机中的应用研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 吴先宇;超燃冲压发动机一体化流道设计优化研究[D];国防科学技术大学;2007年
8 陈腾博;星载有限电扫描天线阵列馈源的研究[D];西安电子科技大学;2007年
9 金亮;高超声速飞行器机体/发动机一体化构型设计与性能研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 项立银;基于组合优化算法的结构稳健优化设计方法研究与应用[D];南京理工大学;2011年
2 夏露;导弹外形气动与隐身一体化优化设计研究[D];西北工业大学;2001年
3 单长胜;从弹箭自由飞行数据提取气动力系数的方法研究[D];南京理工大学;2001年
4 李锋;多目标演化算法及在优化问题中的应用[D];武汉理工大学;2004年
5 薛娟;多目标进化算法中非均匀问题的研究[D];湘潭大学;2005年
6 白小涛;飞机多学科设计协同优化及近似技术研究[D];西北工业大学;2005年
7 李淑艳;高超声速进气道设计及性能研究[D];西北工业大学;2006年
8 王鲁;基于遗传算法的多目标优化算法研究[D];武汉理工大学;2006年
9 邝达;多目标遗传算法中解集分布度保持策略的研究[D];湘潭大学;2006年
10 蒋浩;基于多目标优化的粒子群算法研究[D];湘潭大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 唐朝霞;章慧;徐冬梅;;一种改进的粒子群算法和相关反馈的图像检索[J];计算机科学;2011年10期
2 王瑞峰;孔维珍;占雪梅;;基于杂交粒子群算法的FIR数字滤波器设计[J];计算机工程与应用;2012年20期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 梁立波;近距离导引段交会轨迹安全性的定量评价和设计优化方法[D];国防科学技术大学;2011年
2 刘伟;客车悬架橡胶衬套对整车性能影响研究与多目标优化[D];吉林大学;2012年
3 李祝飞;高超声速进气道起动特性机理研究[D];中国科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王威;基于制造执行系统的静态调度算法研究[D];长春工业大学;2012年
2 李林林;自行火炮身管优化方法及应用研究[D];南京理工大学;2013年
3 谌忠瑞;多目标优化设计博弈分析方法的研究与应用[D];浙江大学;2013年
4 王锦超;跨媒体检索技术的研究[D];山东农业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邱晓红,廖芳;无人战斗机飞行管理与控制系统分析[J];北京航空航天大学学报;2000年05期
2 邱晓红,张林昌,高金源;战术飞行任务的水平航迹快速生成算法[J];北京航空航天大学学报;1996年06期
3 王英勋,陈宗基;基于遗传算法(GA)的具有约束的飞行轨迹规划[J];北京航空航天大学学报;1999年03期
4 陈根军,王磊,唐国庆;基于蚁群最优的配电网络重构算法[J];电力系统及其自动化学报;2001年02期
5 徐海江,丛敏;低可观测性飞机和巡航导弹的航迹规划问题[J];飞航导弹;1997年05期
6 韩志刚,孙隆和,李克己,佟明安;一种基于最优控制的航路规划方法[J];飞行力学;1999年04期
7 崔祜涛,刘春晓,崔平远;地形跟踪/地形回避飞行器航迹优化[J];飞行力学;2000年01期
8 柳长安,王和平,李为吉,左益宏;多架无人机协同航路规划方法研究[J];飞行力学;2003年01期
9 胡昱,高金源;战术飞行轨迹优化方法[J];飞行力学;1997年03期
10 闵昌万,袁建平;航迹规划中安全走廊及参考轨迹的确定[J];飞行力学;1999年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王晓鹏;遗传算法及其在气动优化设计中的应用研究[D];西北工业大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 夏露;导弹外形气动与隐身一体化优化设计研究[D];西北工业大学;2001年
2 吴艳;复合材料结构的实用优化设计技术及应用研究[D];西北工业大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 俞建;;关于推广Polak算法模型收敛性定理的改进[J];贵州工业大学学报(自然科学版);1986年02期
2 黄远灿;;一种新的Lagrange乘子法[J];北京理工大学学报;2007年10期
3 万文军;;一种多执行机构控制系统的出力平衡算法[J];电力自动化设备;2011年08期
4 黄瑞光,黄辉宁;自适应格形联合估计算法的收敛性能[J];华中科技大学学报(自然科学版);1991年S1期
5 杨帆;徐秉铮;;关于退火算法的收敛性[J];华南理工大学学报(自然科学版);1991年04期
6 何光宗;;梯度投影法改进的探讨[J];四川大学学报(工程科学版);1984年02期
7 孙旭,陈端石;次级通道模型误差下滤波X型最小均方差算法收敛性分析[J];声学学报(中文版);2002年02期
8 郭建青;周宏飞;李彦;王洪胜;;随机搜索算法在确定河流水质参数中的应用[J];水文;2010年02期
9 李树标;何建敏;达庆利;;预测变量-时间分解方法的改进及其收敛性研究[J];东南大学学报(自然科学版);1992年05期
10 谢开贵,柏森,周家启;多项式前向神经网络[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈美会;王先来;;精选—优化辅助变量法闭环参数估计的收敛性[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
2 马威;顾幸生;;一种求解多目标flow shop调度问题的免疫克隆算法[A];上海市化学化工学会2010年度学术年会论文集(自动化专题)[C];2010年
3 高鹰;谢胜利;;一种变步长LMS自适应滤波算法及分析[A];第十九届中国控制会议论文集(一)[C];2000年
4 谢柏桥;戴光明;郑蔚;王剑文;;有指导的多目标演化算法在区域星座设计中的应用[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第四届学术年会论文集[C];2007年
5 高鹰;谢胜利;;LMS牛顿自适应滤波算法的一种修正形式[A];第二十二届中国控制会议论文集(下)[C];2003年
6 桂卫华;吴敏;陈宁;;大系统分散H_∞状态反馈控制的次优设计[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
7 丁锋;杨家本;;鞅超收敛定理与投影算法的收敛性分析[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
8 张广鹏;雷小强;方英武;张灿果;黄玉美;;一种修改实数遗传算法及其在机器人动态优化设计中的应用[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
9 高永强;王建辉;雷菁;;不同消息传递机制下的LDPC码译码算法研究与仿真[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
10 孙明轩;万伯任;;迭代学习控制系统的初始条件问题[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曾喆昭;神经网络优化方法及其在信息处理中的应用研究[D];湖南大学;2008年
2 彭拯;全局优化的水平值逼近理论与算法研究[D];上海大学;2008年
3 李宁;粒子群优化算法的理论分析与应用研究[D];华中科技大学;2006年
4 张襄松;几类优化问题的算法及应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
5 孙哲;广义牛顿型算法求解两类离散非光滑问题[D];湖南大学;2010年
6 邵新平;非线性微分方程的样条函数求解方法[D];浙江大学;2010年
7 罗晓清;多传感器图像融合理论及其应用研究[D];江南大学;2010年
8 王斌;多频振荡微分方程的几何积分方法[D];南京大学;2013年
9 何学智;微波凝视关联成像的信息处理方法与仿真[D];中国科学技术大学;2013年
10 王宏斌;广义反投影方法在三维电阻抗成像中的研究及实现[D];河北工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈宏亮;粒子群优化算法在气象信息预测建模中的研究[D];中国科学技术大学;2014年
2 鲍晓辉;非负分解算法在CT成像中的应用[D];北京交通大学;2011年
3 席东盟;圆填充的存在唯一性及其组合Ricci流算法[D];广西民族大学;2012年
4 康正曦;基于简化Sift与Mean-shift跟踪算法研究[D];山东大学;2014年
5 高文君;序列标注的在线算法研究[D];复旦大学;2011年
6 刘亚新;用于压缩感知信号重建的算法研究[D];北京交通大学;2010年
7 唐利霞;两类神经网络的学习算法收敛性研究[D];广西大学;2013年
8 谢东卫;基于服务质量优化的P2P网络安全信誉度算法的研究[D];电子科技大学;2012年
9 刘瑞;基于改进PSO算法的测试用例生成方法研究[D];河南大学;2011年
10 李晓丽;不确定性数据挖掘算法设计[D];电子科技大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026