一个新的研究领域——演化硬件

演化硬件的概念最初是由HugodeGaris于1992年提出的。硬件演化的目的在于使硬件系统能够像生物一样改变其自身的结构以适应环境的变化。本文首先给出演化硬件的定义,继而介绍演化硬件的物质基础──可编程专用集成电路和演化硬件的理论基础──演化算法。进而研究实现硬件演化的方法,最后讨论演化硬件的发展前景。     

可重构芯片体系结构及其发展趋势

可重构芯片同时兼具通用处理器的灵活性和专用处理器的高效性,还具有高可靠性、低能耗、低成本等优点,在半导体产品中逐渐兴起。介绍了目前的一些典型可重构芯片的体系结构,从功能重构实现方式和可重构硬件类型角度分析了可重构芯片的体系结构,探讨了可重构芯片多核异构和可演化的发展趋势。     

复杂性理论下的城市范式探讨

通过对城市的本质和其内涵的研究，力求从复杂性理论的角度，揭示城市内部发展、演化、衰亡的规律和范式。在前人研究的基础上，首先阐明了城市的本质是由于其内部人的复杂性所引起和形成的；其次，对于城市复杂性的内涵、特征等要素进行了论述，力求得出城市复杂性的核心观点。再次，通过对城市复杂性的演化机制进行研究，从自组织、动态演化、方面说明了城市系统复杂性范式的动力所在。     

TC11钛合金焊接接头低周疲劳分形损伤演化研究

基于损伤力学和分形理论,在金属材料疲劳断口的形貌特征具有统计自相似性的基础上建立了表征焊接接头断口损伤的面分形损伤演化模型.利用TC11合金低周疲劳试验后所得到的断口测得其面分维数,结合试验数据拟合获得该材料损伤演化方程参数;从而建立了TC11合金焊接接头三级载荷下的疲劳损伤演化方程;同时将该模型与基于断口表面裂纹扩展的线分形损伤演化模型加以比较.      

应用混合演化策略的机翼气动优化设计

把基于实数编码的遗传算法与可变容差法相结合,建立了数值优化设计中的混合演化策略(HES),并将其与机翼的气动分析相结合进行跨音速机翼的气动优化设计.与基准机翼相比,优化设计的机翼其气动性能有较大程度的改善,表明了混合演化策略在机翼优化设计中的有效性.与单纯的遗传算法(GA)相比,应用混合演化策略的气动优化设计具有更高的优化效率和优化质量.     

虚拟作战系统的演化建模研究

提出虚拟作战系统演化模型的内涵、研究目的与目标;研究了虚拟作战系统仿真原理与建模过程以及演化建模方法,提出了基于主体的虚拟作战系统演化建模方法;设计了虚拟作战系统演化模型体系结构,总结了虚拟作战系统模型的组合层次,并给出了模型间的信息控制关系。     

多目标演化算法的对比研究

多目标演化算法已成为优化技术研究的一个重要方向，介绍了多目标演化算法的分类方法，给出了其基本流程。按时间顺序详细介绍了现有的九种典型多目标演化算法的实施过程，对比了这些算法的优缺点，并讨论了与多目标演化算法相关联的一些问题如约束的处理、算法的收敛性等。     

柱面气相散心爆轰波胞格演化规律研究

本文采用二阶精度NND格式,应用改进的二阶段化学反应模型,通过求解二维Euler方程对柱面气相散心爆轰波胞格演化过程进行了数值模拟.计算结果表明在传播过程中,空间尺度的扩张导致了散心爆轰波后气流的自然膨胀,使得多波结构的爆轰阵面呈现出显著的胞格自组织特性.根据计算结果与理论分析,本文归纳了五种胞格演化模式,分别命名为内凹波阵面会聚、波阵面扭结、褶皱波面失稳、胞格自合并和三波点滑移,并定义了各种模式的物理特征,分析了其相关的演化机制和规律.     

基于三方演化博弈的民用航空安全监管研究

从民用航空运输安全需求出发,建立了民航监管机构、航空公司、旅客的三方演化博弈模型,分别分析了不同情境下各参与主体的稳定演化策略。研究结果表明：当航空公司选择不违规策略的概率提高时,监管机构选择严格监管的趋势逐渐放缓;当航空公司选择违规策略的概率较大时,旅客开始不会选择该航空公司出行,但由于选择其他方式或者其他航空公司出行的成本逐渐增加,超出旅客心理承受能力,旅客又被迫选择该航空公司出行;航空公司的策略选择与监管机构的惩罚力度有关,当监管机构加大对违规航司的惩罚力度时,能更快地敦促航空公司趋向不违规进行生产活动,但是,惩罚应该设置一个上限,过高的惩罚会导致航空公司难以达到演化稳定状态。     

基于需求演化的软件开发迭代时机选择

瀑布过程模型要求所有需求都明确并经过评审后才能开始软件设计和编码,使得整个软件系统的研制周期很长。为了缩短软件研制周期,可以采用迭代过程模型开发飞控软件系统。在采用迭代过程模型时,必须合理确定迭代的次数和每次迭代的时机。本文介绍了软件需求演化的概念,建立了基于需求演化规律的迭代次数和迭代时机确定模型,提出了确定软件需求演化函数的方法。以实例对模型的应用和演化函数确定方法进行了说明。     

Fault self-repair strategy based on evolvable hardware and reparation balance technology

In the face of harsh natural environment applications such as earth-orbiting and deep space satellites, underwater sea vehicles, strong electromagnetic interference and temperature stress,the circuits faults appear easily. Circuit faults will inevitably lead to serious losses of availability or impeded mission success without self-repair over the mission duration. Traditional fault-repair methods based on redundant fault-tolerant technique are straightforward to implement, yet their area, power and weight cost can be excessive. Moreover they utilize all plug-in or component level circuits to realize redundant backup, such that their applicability is limited. Hence, a novel selfrepair technology based on evolvable hardware（EHW） and reparation balance technology（RBT） is proposed. Its cost is low, and fault self-repair of various circuits and devices can be realized through dynamic configuration. Making full use of the fault signals, correcting circuit can be found through EHW technique to realize the balance and compensation of the fault output-signals. In this paper, the self-repair model was analyzed which based on EHW and RBT technique, the specific self-repair strategy was studied, the corresponding self-repair circuit fault system was designed, and the typical faults were simulated and analyzed which combined with the actual electronic devices. Simulation results demonstrated that the proposed fault self-repair strategy was feasible. Compared to traditional techniques, fault self-repair based on EHW consumes fewer hardware resources, and the scope of fault self-repair was expanded significantly.     

Multi-objective evolutionary design of selective triple modular redundancy systems against SEUs

To improve the reliability of spaceborne electronic systems,a fault-tolerant strategy of selective triple modular redundancy(STMR)based on multi-objective optimization and evolvable hardware(EHW)against single-event upsets(SEUs)for circuits implemented on field programmable gate arrays(FPGAs)based on static random access memory(SRAM)is presented in this paper.Various topologies of circuit with the same functionality are evolved using EHW firstly.Then the SEU-sensitive gates of each circuit are identified using signal probabilities of all the lines in it,and each circuit is hardened against SEUs by selectively applying triple modular redundancy(TMR)to these SEU-sensitive gates.Afterward,each circuit hardened has been evaluated by SEU Simulation,and the multi-objective optimization technology is introduced to optimize the area overhead and the number of functional errors of all the circuits.The proposed fault-tolerant strategy is tested on four circuits from microelectronics center of North Carolina(MCNC)benchmark suite.The experimental results show that it can generate innovative trade-off solutions to compromise between hardware resource consumption and system reliability.The maximum savings in the area overhead of the STMR circuit over the full TMR design is 58%with the same SEU immunity.     

夹层结构前机身有限元分析与优化设计

选用二次等参夹层板壳单元进行结构分析,单元面板厚度及芯层高度作为优化设计变量。对复合材料面板,则每~铺层层数作为设计变量。对复合材料夹层结构前机身模拟试验件进行了有限元分析,在位移和尺寸约束下,对复合材料夹层结构前机身进行了优化设计,并获得满意结果。     

舰载直升机系留座的布置优化

本文根据舰载直升机系留索的受力特点,推导出系留索的张力计算表达式,利用遗传算法对系留点的位置进行优化,得到了各海况下系留点的优化布局形式和系留索的张力值,最后对得到的结果进行综合分析比较,确定了最佳的系留座布局形式。     

多重网格法求解二元跨音速欧拉流

 近年来,采用时间相关欧拉方程或N-S方程求解跨音速流得到了迅速发展。为了获得二元或三元复杂形体正确的表面气动参数和足够高分辨率的流场物理特性,必须采用十分细密的网格,因而导致计算时间成倍增长。为此,除继续发展各种差分格式,探讨各种自适应网格技术外,运用多重网格技术加速收敛过程得到了国外普遍关注并取得了一定的成功。国内也已有采用多重网格法解跨音速欧拉流的文章,然而均局限于两重网格的计算。为探索多重网格法和焓阻尼技术对加速收敛的作用,我们以NACA0012翼型的跨音速流动为例,采用MacCormack两步显式格式进行了数值实验。     

圆自由射流多尺度涡结构迁移特性的实验研究

在流场背景湍流度比较大或流场中涡结构的尺度范围比较宽的情况下，为了研究湍流场中不同尺度涡结构的迁移速度，用IFA300双通道恒温热线风速计和两个热线探针测量圆自由射流中心线上距离一定的空间两点同一时刻的流向速度分量，用子波分析提取了每一个探针输出的不同尺度的脉动速度信号，计算了两个探针输出的同一尺度脉动速度信号的互相关函数，利用互相关函数达到最大值对应的延迟时间研究了湍流多尺度涡结构的迁移特性。实验结果表明：不同尺度涡结构具有不同的迁移速度，小尺度涡的迁移速度较大，大尺度涡的迁移速度较小。其中，一部分尺度的涡结构是湍流中的主要结构，该尺度涡结构对湍流的贡献也是主要的，其迁移速度与实验测得的湍流平均速度较为接近。     

Integrated batteries layout and structural topology optimization for a solar-powered drone

The purpose of this paper is to demonstrate an integrated optimization scheme for a solar-powered drone structure. Consider a primary beam in the wing of large aspect ratio, where 100 lithium batteries are assembled. In the proposed integrated optimization, the batteries are considered here as parts of the load-carrying structure. The corresponding mechanical behaviors are simulated in the structural design and described with super-elements. The batteries layout and the structural topology are then introduced as mixed design variables and optimized simultaneously to achieve an accordant load-carrying path. Geometrical nonlinearity is considered due to the large deformation. Different periodic structural configurations are tested in the optimization in order to meet the structural manufacturing and assembly convenience. The optimized designs are rebuilt and tested in different load cases. Maintaining the same structural weight, the global mechanical performances are improved greatly compared with the initial design.     

集成化工艺设计图象编程智能系统研究

 对系统的智能模型,采用了规划原理和概念模拟方法描述系统的行为和知识;引入了加工特征单元的概念,认为零件是由一组加工特征单元构成的;研究了加工特征单元的表示模式、定义及其识别算法;研究了机床库、刀具库、切削数据库、加工方法的概念模型,详细地分析了加工方法、刀具、切削数据、机床选择的促成因素,并建立了它们的推理模型。     

一类非线性系统的鲁棒控制

针对一类带不确定性的非线性系统,引入坐标变换,对变换后的系统设计了变结构鲁棒控制器,在一定界的限制下,可以达到对不确定性的抑制,不确定性的界不可知时,利用自适应技术进行在线估计;利用线性化方法,对系统的滑动模态进行设计,得到了稳定的滑动模态。