一种电缆组件复杂度的数学建模及评估方法

针对电缆组件复杂程度描述方法的空缺、难以快速识别出电缆网中复杂电缆组件的问题,提出了电缆组件绝对复杂度和相对复杂度的概念,采用邻接矩阵存储方法对电缆组件的数据进行记录,引入Floyd算法对电缆组件相对复杂度进行了计算,建立了电缆组件复杂度的评估方法。应用提出的电缆组件复杂度的数学建模及评估方法,对某航天器整器电缆网设计进行了复杂度的识别和评估,以降低电缆组件复杂度为目标对电缆组件进行了优化。结果表明,该方法可以给出衡量电缆组件复杂程度的定量指标,快速识别出电缆网中的复杂电缆组件,可为电缆组件的优化设计提供参考。     

基于样条曲线法的柔性电缆长度设计

电缆设计好坏逐渐成为复杂机电产品装配质量的关键因素,但是由于其复杂的大变形特性,在布线设计中极易造成电缆长度设计的不合理。针对这一问题,提出一种基于样条曲线拟合思想的电缆长度快速设计方法。首先基于电气连接图给出的电缆布线关键点位置信息,结合三次多项式样条曲线拟合方法建立电缆中心线的形态。然后,结合弧长积分和梯形数值积分方法,在Visual Studio环境下开发了电缆长度积分模块。最后,以一电缆束布置为案例,验证了电缆长度设计方法的可行性。结果表明,所提出的电缆长度设计方法简单有效,为电缆的数字化设计与装配奠定了良好的技术基础。     

基于多学科参数化建模和灵敏度分析的飞行器分级优化设计方法

提出一种将飞行器参数化建模、灵敏度分析与气动/隐身综合优化设计相结合的方法.该方法的流程为:(1)建立面向多学科设计的参数化模型,提取分级参数;(2)对分级参数进行灵敏度分析,筛选设计变量;(3)基于分级优化流程,应用多目标优化算法进行飞行器气动/隐身综合优化设计.以一个四尾翼布局飞行器气动/隐身综合优化设计为例,阐述流程的实现过程,结果表明这种方法具有如下优点:(1)多学科参数化建模为气动和隐身性能分析提供统一的参数化模型;(2)使用灵敏度分析工具对分级设计参数进行筛选,精简优化设计任务;(3)基于分级参数和灵敏度分析进行分级优化设计,优化适应值提高56.1%,耗时减少57.02%.     

面向装配验证的卫星电缆数字化技术研究

针对复杂电缆装配,局促区域电缆装配,高压、刚度大电缆的装配,以及下厂装配模式等存在于通信卫星电缆数字化装配验证的4个方面主要问题。文章提出面向装配与验证设计(Design For Assembly and Verification,DFAV)的电缆网数字化研制方法,将装配、验证工作提前,开展协同设计工作。该方法包括四个部分,针对复杂电缆设计装配工作,提出电缆设计后即开展验证工作的方法,从源头优化电缆设计,从而简化电缆;针对局促区域电缆装配问题,采用电气化的电缆来进行电缆仿真;针对高压、刚度大电缆提出基于设计要素的电缆设计来解决此类电缆的装配;针对下厂装配模式问题,明确表达方式,优化下厂模型。通过对该方法进行验证,结果表明:此方法适用于卫星电缆数字化研制,可提升通信卫星面向生产装配的设计能力,设计验证效率提升60%以上,软件设计正确率为100%,输出效率提高90%以上,可推广使用。     

双推力室机架快速优化设计方法研究

针对双推力室发动机机架结构开展快速优化设计方法研究,包括模型参数化和结构的优化设计。通过2种不同工况机架实体和简化模型结构分析结果比较,验证了采用梁单元和MPC单元简化模型进行优化设计的合理性。自编程序直接生成包含机架结构布局和尺寸参数信息的有限元模型文件,解决了传统参数化设计中建模精度和时间对优化设计的制约问题。综合考虑强度、刚度和稳定性进行机架结构布局和轻质化优化设计,机架结构在满足各项约束条件下重量发生明显下降,优化设计收到理想的效果。     

基于并联协作混合遗传算法的高超声速巡航飞行器一体化优化设计研究

遗传算法能以很高的概率找到全局最优解，不需要目标函数和约束条件的梯度信息。适合于工程优化设计。为增强遗传算法的局部搜索能力，提出了一种新的融合模式搜索方法和Powell方法的并联协作混合遗传算法。研究超燃冲压发动机为动力的高超声速巡航飞行器的一体化优化设计。系统分析了机身和超燃冲压发动机设计参数对飞行器总体性能的影响。通过建立高超声速巡航飞行器质量模型、气动力估算模型、气动热估算模型、超燃冲压发动机性能分析模型、控制模型和弹道分析模型，在满足参考任务要求的前题下，以飞行器起飞质量为目标函数，将并联协作混合遗传算法应用于最优总体方案和超燃冲压发动机方案一体化设计。完成了6设计变量的全局优化计算。算例表明，本文建立的一体化设计模型基本正确，并联协作混合遗传算法是用于高超声速巡航飞行器一体化优化设计的较好的优化算法。     

基于改进粒子群算法的红外灯阵自动优化设计

为提高航天器热试验用红外灯阵的设计效率、提升灯阵热流分布均匀性,提出一种基于粒子群算法的红外灯阵自动优化设计方法：建立红外灯单灯的热流分布数据库与灯阵位置参数的自动优化设计方法;并通过优化参数的重新选择和优化参数间约束条件的建立,改进传统的粒子群算法以提高设计效率。计算结果表明,相比遗传算法,使用改进粒子群算法进行灯阵优化设计用时缩减82%,而优化所得的热流分布均匀度仅低了0.77%。     

滑翔弹道优化设计研究

研究滑翔弹道优化设计问题.采用考虑地球转速和扁率的动力学模型进行了弹道优化设计.根据滑翔弹道的特点提出了优化设计的方法.针对滑翔弹道优化设计中的强非线性、多约束、多种类性能指标、多局部极值的问题,采用了粒子群全局优化与经典局部优化相结合的算法,并通过仿真计算验证了算法的适用性.针对典型的工程问题,对滑翔弹道进行了优化,设计结果对工程实践具有一定的指导意义.     

星上大功率电缆发热对热设计的影响分析

在目前的整星热设计中,通常不考虑电缆发热的影响,但随着设计实践的深入,发现在一些特定场合下,电缆发热对设计结果的影响十分明显,有时甚至是决定性的。文章以“海洋二号”卫星某大功率电缆为例,通过电缆所在舱段内设备温度计算结果与在轨实测数据的对比,分析了电缆发热对其所在舱段热设计结果的影响。并以此为基础,研究了电缆发热量与其带来的设计偏差之间的关系,提出了热设计中估算电缆发热对设备温度影响的方法,以及热设计中能否忽略电缆发热影响的判据。     

基于PSO算法的自动驾驶仪控制参数设计

针对自动驾驶仪控制器参数设计问题,提出一种基于PSO算法的导弹自动驾驶仪参数整定方法并对该方法所整定的控制器参数进行仿真验证.该方法在自动驾驶仪俯仰通道Simulink建模基础上,定义一个包含系统时域指标和频域指标项的适应度函数,根据控制系统对快速性和稳定性的要求,对各项指标进行适当加权,采用PSO算法对自动驾驶仪进行优化设计,实现了自动驾驶仪的控制参数整定.应用本算法对大量特征点的优化设计,均取得了良好的线性化设计结果,并对其进行了仿真验证,亦能满足仿真要求.仿真实验表明了该算法用于控制参数优化的有效性和优越性,有一定工程应用价值.