基于滤波估计的线控转向路感规划

线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接,路面状况无法通过转向盘传递给驾驶员,路感需要模拟产生。为此对驾驶员理想转向盘力矩影响因素进行分析,基于汽车动力学模型,采用卡尔曼滤波方法对回正力矩进行估计,计算转向阻力矩,研究转向路感与车速、变传动比及侧向加速度的一般规律,提出基于滤波估计路感规划策略。仿真结果表明：路感模拟方法可以使得驾驶员获得良好的路面信息,提高汽车的操纵性和舒适性。     

基于主动转向干预的EPS系统转向盘力矩突变修正策略

在研究融合主动转向功能的电动助力转向系统实现原理的基础上,分析转向系统的力矩和角位移传递特性。针对主动转向干预时转向盘力矩发生突变的问题,提出一种适用于全车速范围的助力电机前馈助力修正策略。为验证所提出的前馈助力修正策略的修正效果,进行主动转向干预时转向盘力矩阶跃仿真试验。仿真结果表明:该策略有效地削弱了伴随主动转向干预同时出现的转向盘力矩突变,且在高速时该修正策略仍然有效,改善了主动转向干预时转向系统的转向路感。     

基于运营要求的民用飞机概念设计参数优化

可靠性、经济性和环保性是民用飞机设计必须考虑的运营要求,通过系统研究签派可靠度估算模型、全寿命周期成本和碳排放量模型,构成多目标函数。同时,根据民用飞机实际运营中需要满足的性能要求,建立约束限制条件,最终形成多目标优化模型,然后采用遗传算法实现对优化模型的寻优计算。以A320机型为例,针对不同设计目标进行优化计算。优化结果表明遗传算法的优化方法可行,可为民用飞机概念设计参数的选取提供参考。     

基于6σ设计的复合推力高速直升机总体参数多目标优化

针对复合推力高速直升机总体设计阶段总体参数的选择问题,提出一种提高可靠性和鲁棒性的基于6σ设计的改进多目标遗传算法优化方法。采用叶素理论和数值积分的方法分析计算了复合推力高速直升机气动及飞行性能,并以此为基础建立了约束函数和初步目标函数模型;将6σ设计融入改进的多目标遗传算法中,构造最终目标函数;在给定有效载荷设计要求下,对复合推力高速直升机总体参数进行了多目标优化设计。该方法获得了所需的Pareto解,优化后的复合推力高速直升机飞行性能相对原机有了较大改善,算例结果表明该方法有效可行。     

基于ESO与NTSM的汽车主动前轮转向控制

提出基于扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)与非奇异终端滑模(Nonsingular terminal sliding mode,NTSM)的车辆主动前轮转向控制。首先建立二自由度车辆模型计算车辆理想参考横摆角速度。其次以二自由度模型为基础设计扩张状态观测器与非奇异终端滑模控制器,扩张状态观测器能估计车辆状态与扰动,非奇异终端滑模控制器能对扰动进行补偿并输出控制量。最后在Matlab/Simlink中建立了扩张状态观测器与非奇异终端滑模控制器,采用CarSim非线性车辆模型进行仿真试验,研究了NTSM与PID控制器的闭环控制性能以及鲁棒性,并对两种控制器试验结果进行对比。结果表明,非奇异终端滑模控制的车主动前轮转向系统能有效改善车辆的操纵稳定性,控制器具有强抗干扰能力、良好的路径跟踪性能和鲁棒性,且优于PID控制器。     

流体二次引射推力转向参数影响规律

采用数值模拟手段,对流体二次引射推力转向参数影响规律进行了研究。首先采用二元矩形矢量喷管,结合风洞试验及国外文献计算数据,验证了自主开发的流体推力转向数值模拟软件的可靠性;在此基础上,开展了流体二次引射推力转向的机理研究和各种参数影响规律数值模拟研究,并详细研究了不同主次流压比、引射缝隙位置和缝隙宽度等参数对干扰流场结构及推力转向偏角的影响,获得了各设计变量对喷管性能及内部流态的影响规律,给出了流体二次引射实现推力转向的基本设计原则及较优的参数组合方案,相关结论可为流体二次流引射推力矢量喷管设计提供依据。     

基于神经网络与遗传算法的短纤维复合材料注塑成型参数优化研究

收缩是衡量制品质量的一个重要指标。本研究提出了将神经网络和遗传算法相结合的方法用于短纤维复合材料注塑制品体积收缩率优化的思路;并以体积收缩率为目标函数,以纤维长径比、纤维含量、模具温度、熔体温度、保压时间、保压压力等参数为设计变量,寻求体积收缩率最小化。基于正交试验设计,利用Moldflow软件对短纤维增强复合材料注塑成型进行数值模拟。在模拟结果的基础上,应用神经网络构建各参数与收缩率的关系模型,并通过遗传算法优化参数,得出最优参数组合。根据优化参数对一制品进行验证,减小了制品体积收缩率。     

机械展开式再入飞行器气动性能分析与优化

机械展开式再入飞行器由于气动面积较大,可以有效地进行气动捕获和气动减速,但需研究分析主要气动外形参数对气动性能的影响并通过优化进一步提高减速效果。针对计算流体力学（Computational fluid dynamics, CFD）开展再入飞行器外形优化计算量大、耗时多的问题,提出了一种基于反向传播（back propagation, BP）神经网络的气动性能优化方法。在对再入飞行器参数化建模的基础上,首先采用正交试验设计生成样本,通过CFD方法进行高精度气动力性能计算,对样本计算结果进行方差分析;再利用BP神经网络对生成的样本集进行非线性拟合,构建神经网络气动性能近似模型;最后使用多岛遗传算法和BP神经网络模型开展阻力最大的气动外形设计优化,并对优化结果进行参数灵敏度分析。结果显示,该优化方法可以快速准确地求解优化模型,在保证精度的同时大幅提升了计算效率,可为未来工程设计和应用提供参考。     

悬浮导向用板形弹簧优化设计研究

悬浮导向是一种新型的阀门导向结构,悬浮导向结构设计的关键是板形弹簧的设计。本文首先分析了板形弹簧的力学模型、有限元计算模型,然后以Abaqus软件为基础,以板形弹簧的径向刚度为优化目标,以轴向刚度、安装区域为边界条件,对设计参数进行了优化分析。然后根据设计经验,对应力集中部位几何轮廓进行了修改,减小了最大工作应力。最后以轮廓尺寸为优化参数,以应力最小为优化目标对轮廓进行了优化。本文的分析过程、结果为板形弹簧的设计提供了有价值的参考。     

基于遗传算法的混合威布尔分布参数最小二乘估计

混合威布尔分布模型常用来分析具有多种失效模式的复杂系统的可靠性数据,由于模型中包含较多参数,与单一威布尔分布相比,混合威布尔分布的参数估计更为复杂。利用遗传算法为优化方法,提出了一种混合威布尔分布参数估计的最小二乘方法。以残差平方和最小为优化目标,以各参数取值范围为约束条件,构建了混合威布尔分布的非线性最小二乘优化模型;通过变换决策变量上下限、引入惩罚因子和保存最优个体等策略改进传统遗传算法以提高算法的性能,进而利用改进后的遗传优化算法对混合威布尔分布的非线性最小二乘优化模型进行求解。实例分析表明本文方法有效,利用本文方法计算得到的可靠度估计值与真实值之间的最大偏差和标准均方根误差,相对于图估计法分别减少了0.028 4与0.032 8,相对于极大似然估计法分别减少了0.000 8与0.003 6。     

Multi-objective Optimization of Differential Steering System of Electric Vehicle with Motorized Wheels

A differential steering system is presented for electric vehicle with motorized wheels and a dynamic model of three-freedom car is built. Based on these models, the quantitative expressions of the road feel, sensitivity, and operation stability of the steering are derived. Then, according to the features of multi-constrained optimization of multi-objective function, a multi-island genetic algorithm （MIGA） is designed. Taking the road feel and the sensi- tivity of the steering as optimization objectives and the operation stability of the steering as a constraint, the system parameters are optimized. The simulation results show that the system optimized with MIGA can improve the steering road feel, and guarantee the operation stability and steering sensibility.     

大型民机双作动筒式前轮转弯操纵系统设计与仿真分析

为了提高飞机起降性能,当前飞机起落架逐步发展为采用电传操纵技术。而为了满足对低速大转角机动和大转弯力矩的要求,现代大部分大型民机都装配了双作动筒式前轮转弯系统。本文以大型民机的双作动筒式电传前轮转弯操纵系统为研究对象,针对双作动筒式前轮转弯机构设计一种随动转阀式换向阀,以满足其在死点位置时液压源换向的要求;随后基于双作动筒式前轮转弯系统对操纵控制的要求,设计了集手轮低速大角度转弯、脚蹬快速小角度转弯以及减摆功能于一体的飞机前轮操纵电液伺服系统,并建立仿真模型,进行动态仿真分析,以检验系统的各项功能。仿真结果表明,系统能够满足工程使用的要求。     

基于实值编码遗传算法的起重机伸缩臂结构优化

实值编码遗传算法(RCGA)的染色体空间和问题解空间是同一个空间，较好地解决了二进制编码遗传算法(BCGA)存在的求解精度和冗余代码等问题；给出了改进的交叉和变异操作算子；RCGA自然集成工程领域知识．弥补BCGA语义的不足．就实现而言．RCGA可有效继承常规数值算法的代码。因此，RCGA更适合有连续变量的复杂的工程数值优化问题。本文建立了多工况的基于惩罚的RCGA模型用于起重机伸缩臂的优化设计，该模型比常规方法更符合工程实际，优化结果令人满意，证明RCGA在工程设计中有实用意义。     

Hybrid Multipopulation Cellular Genetic Algorithm and Its Performance

The selection pressure of genetic algorithm reveals the degree of balance between the global exploration and local optimization.A novel algorithm called the hybrid multi-population cellular genetic algorithm（HCGA）is proposed,which combines population segmentation with particle swarm optimization（PSO）.The control parameters are the number of individuals in the population and the number of subpopulations.By varying these control parameters,changes in selection pressure can be investigated.Population division is found to reduce the selection pressure.In particular,low selection pressure emerges in small and highly divided populations.Besides,slight or mild selection pressure reduces the convergence speed,and thus a new mutation operator accelerates the system.HPCGA is tested in the optimization of four typical functions and the results are compared with those of the conventional cellular genetic algorithm.HPCGA is found to significantly improve global convergence rate,convergence speed and stability.Population diversity is also investigated by HPCGA.Appropriate numbers of subpopulations not only achieve a better tradeoff between global exploration and local exploitation,but also greatly improve the optimization performance of HPCGA.It is concluded that HPCGA can elucidate the scientific basis for selecting the efficient numbers of subpopulations.     

基于模糊罚函数的分布式并行遗传算法及其应用

本文将模糊理论用于优化中,提出了一种基于可行度的模糊罚函数法,并采用分布式并行遗传算法进行寻优操作,该方法可以将不同遗传操作的优点加以整合,通过并行运算提高优化效率。将基于模糊罚函数的分布式并行遗传算法应用到多目标结构优化中,仿真试验表明取得了很好的寻优效果。     

All-Electric Aircraft Nose Wheel Steering System with Two Worm Gears

As all-electric aircraft has many advantages,an aircraft nose wheel steering system would be developed to the all-electric direction.Concerning the control demand of the nose wheel steering system,based on the basic principles of nose wheel steering system and the design technique of mechanotronics,an all-electric aircraft nose wheel steering system,composed of a nose wheel steering mechanism of two worm gear and a control servo system of fly-by-wire with both steering and anti-shimmy functions is designed to meet the demand for operation control in the nose wheel steering system.Then,based on the LMS-AMESim software,the simulation model of the system is established to simulate the dynamics for the verification of its steering function.The simulation results indicate that the nose wheel steering system is reasonable,and can meet the requirements of the general project.Furthermore,the prototypes of the steering mechanism and control system are studied to validate the design,and the steering test bench is prepared to test the designed system.The test results,such as steer angle,rotate speed of motor are analyzed in details and compared with the theoretical results.The analysis and comparison results show that the design is reasonable and the property of the prototype can achieve the design objectives.     

基于扇区负荷约束的管制移交间隔多目标优化模型

繁忙扇区的容量随着交通复杂性的改变而动态变化,现有的基于确定容量的管制移交间隔管理策略不再适用,且动态容量下频繁改变移交间隔也不利于空中管制指挥。本文首先通过将交通复杂性转化为管制工作负荷参数,解决移交间隔改变导致的容量动态变化问题,建立基于扇区负荷的容量流量匹配模型。其次设计管制移交间隔策略稳定性表征函数,提出以策略稳定性和延误成本为目标的管制移交策略优化模型和智能算法。最后基于昆明机场进近扇区实际数据进行仿真验证,证明本方法可以获得一组帕累托最优解,能够为流量管理部门发布管制移交策略以供决策支持。     

航空发动机PID控制参数优化的改进遗传算法

提出一种基于参考模型特征指标的P ID控制参数寻优算法。采用遗传算法(GA)优化某型涡扇发动机P ID控制参数,以理想二阶系统作为参考模型,将其与实际闭环系统输出差值平方的时间积分作为系统的适应度函数。设计过程中只需选择二阶系统的自然频率和阻尼比就能准确地实现期望的动态和稳态性能。与传统的基于系统性能指标加权的适应度函数相比,新的适应度函数计算方法避免了加权系数与系统响应形式没有明确对应关系的缺陷。新方法所选参数物理意义明确,算法简单,易于实现。