利用协同优化方法实现复杂系统分解并行设计优化

介绍了应用于航空航天领域内复杂系统设计的协同优化算法，并针对现有协同优化算法中系统级协调算法计算量大且易发散等缺点，分析了协同优化系统级协调算法的几何意义，提出了一个新的概念：子问题间不一致信息，并在此基础上构建了一种新的系统级协调算法：动态松弛算法，相对于现有系统级协调算法，动态松弛算法的计算量更小，鲁棒性更好。用本文提出的动态松弛算法实现了一齿轮减速箱的齿和轴的并行设计，计算结果表明了本算法的有效性。     

基于混合遗传算法的多目标动态优化设计

针对多目标动态优化设计中，解空间复杂、目标函数高度非线性、部分目标函数灵敏度容易求得等特点，综合利用多目标优化技术、遗传算法和梯度优化技术，提出了一种新的多目标混合遗传算法。这种算法在“并列选择遗传法”的基础上尽可能多地利用目标函数的灵敏度信息以加速收敛速度，同时通过各目标的重要程度和满意程度来决定相应的子种群大小以达到各目标的协同优化。在探讨了该方法的思想之后，着重研究了其实现步骤和关键技术，最后用一个浸水旋转壳的多目标动态优化设计为例，证明了本文方法的有效性。     

卫星星座系统多学科设计优化研究

分析了卫星星座系统设计包含的星座设计、卫星设计、发射选择等学科之间的耦合关系，特别是卫星各分系统之间的耦合关系，建立了包括发射费用分析、成本分析在内的卫星星座系统多学科分析模型。在此基础上，采用分布式协同进化MDO算法，将星座设计优化和卫星的设计优化在自治基础上充分协同，对一个同时包含离散／连续设计变量、需进行星座结构和参数同时优化的虚拟的海洋监视卫星星座系统进行了多学科设计优化。算法对离散设计变量采用二进制编码，连续设计变量采用实数编码，并分别采用相应的进化算子。采用最大长度编码，根据一定的规则确定基因的显性和隐性，来处理结构和参数同时优化引起的设计变量维数可变的问题。设计结果显示了多学科设计优化的优势和分布式协同进化MDO算法对卫星星座系统这样的复杂多学科设计优化问题的有效性.     

基于多目标多学科设计优化方法的再入弹道设计研究

为了研究多目标多学科弹道优化设计,提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法的并发多目标协作优化MDO方法MOPCO(Multi-Objective Pareto collaboration Optimization,简称MOPCO).利用系统优化器和学科级优化器的并发性来分解多目标MDO优化问题,解决组织复杂性问题;利用自适应响应面技术来解决计算复杂性问题;利用NSGA-Ⅱ算法来搜索Pareto前沿.标准算例测试表明该算法是可行的.最后将其用于静态/动态混合优化的多目标多学科再入弹道设计,获得了合理的Pareto前沿.     

一种针对分离模块航天器系统的分层优化方法

针对分离模块航天器系统优化中存在计算量大、算法复杂度高的问题,提出了一种基于分层的分离模块航天器系统优化方法。该方法将系统优化问题分解为三个层次进行,顶层规划模块数和轨道高度,中间层优化组件配置,底层优化运载发射方案。其中顶层嵌套调用中间层,中间层嵌套调用底层,底层直接计算求解最优运载发射方案,避免了直接基于分离模块航天器全寿命周期仿真来优化运载发射方案。应用该方法对虚拟对地遥感分离模块航天器进行优化,结果表明,优化过程简单,计算量小,算法复杂度低,优化效果显著。     

异步并行的分布式协同进化MDO算法研究

为满足分布式计算机网络环境下多学科并行设计优化协调的要求，研究了分布工协同进化MDO算法的网络异步并行实现，给出了异步并行的分布式同进化MDO算法。对导弹设计的计算实例，与单机上顺序执行的分布式协同进行MDO算法相比，异步并行的分布式协同进化MDO算法可有效缩短运行时间，而二者的收敛性能相当。算法基于CORBA/C 实现，灵活性、容错性好，便于在飞行器一体化设计环境中应用。     

高性能视频编码算法在高速DSP平台上的实现与优化

为满足卫星应用领域对视频图像实时传输与存储的要求,针对目前无线传输中面临的带宽有限、而又要求良好图像质量、实时性强的矛盾,文章研究了如何在DSP(数字信号处理)平台上实时实现一种高保真、低码率的视频压缩算法。首先给出了该高性能视频压缩算法的基本原理及特点,并介绍了该算法实现的硬件平台;然后重点对该视频压缩算法在TMS320C64X系列DSP上的实现和优化的关键技术进行了探讨,如双缓存并行处理技术、算法优化、代码优化技术等,并提出了一种运动估计快速算法——ATBDS算法;最后通过实验,对该视频压缩算法优化前后的性能进行了对比,也将该算法与MPEG 4的性能进行了对比,说明该视频压缩算法及其优化技术取得了良好的效果。     

协同优化在固体弹道导弹概念设计中的初步应用

讨论了标准协同优化方法的流程和特点,并针对固体弹道导弹系统的特点,设计了集成质量、动力、气动、外形和弹道5个学科的弹道导弹多学科设计优化模型.采用协同优化方法集成各学科的知识,协调处理各学科之间的耦合变量,应用合理的优化策略有效地解决了在弹道导弹多学科优化设计中的耦合关系所带来的计算问题,并对该模型成功进行了多学科优化设计,得到了优化方案.研究不但证明了协同优化方法在固体弹道导弹多学科优化设计中的有效性,还表明协同优化方法可使各子学科专注于本学科的优化设计,并使用本学科已有的分析工具,无需考虑对其他学科的影响,这方面相对于其他高要求的MDO方法具有较明显优势.     

基于混合细菌觅食算法的多无人机任务分配研究

多无人机协同任务分配问题是多无人机协同控制的关键.本文首先深入分析多无人机任务分配问题的特点,建立了扩展的混合整数线性规划(MILP)任务分配模型.其次,通过分析细菌觅食优化算法和粒子群优化算法的优缺点,提出一种具有较强全局搜索能力且收敛速度快的混合细菌觅食优化算法.最后将该算法应用于多无人机协同任务分配中并进行了仿真...     

再生冷却推力室的多学科设计优化

以某型火箭发动机的再生冷却推力室为研究对象,建立了关于推力室的几何型面、质量、流动、传热和结构应力的仿真模型,在iSIGHT软件平台上利用基于响应面模型的协同优化算法对其进行了分布并行的多学科设计优化(MDO),优化目标为权衡推力室质量、出口比冲和冷却通道压降的综合改善。改进的计算结果表明了MDO在推力室设计中的可行性和实用性。     

基于Simulink的导弹控制系统参数优化设计

介绍了用Simulink对导弹控制系统进行设计和仿真的步骤和方法。以某导弹俯仰通道控制系统设计为例,应用最优化技术,通过建立被优化系统的数学模型和选择合适的最优化求解方法,利用Simulink Response Optim ization模块对导弹控制系统设计参数进行了优化设计。研究结果表明:设计出的导弹控制系统具有良好的动静态性能,很好地满足了战术技术要求,证明了应用计算机辅助优化设计技术可以在短时间内设计出性能优良的导弹控制系统。     

空空导弹大角度姿态推力矢量控制研究

为研究具有大离轴角及越肩发射能力的先进空空导弹敏捷转弯方法，研究了空空导弹的大角度姿态机动控制律。利用时间尺度分离的方法将导弹的姿态动力学和运动学系统分别看做快子系统和慢子系统。用李亚普诺夫方法设计了慢子系统控制律。利用动态逆方法设计了快子系统控制律。分析了控制系统的鲁棒性和稳态精度。仿真结果证明了所提控制方法能够大大减小空空导弹大角度姿态机动时各种力矩干扰的影响。最后给出了采用姿态控制实现的越肩发射的仿真结果。     

GA-PSO组合算法模型修正

文章在遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）的基础上,介绍了GA-PSO组合算法的流程和模态修正适应度函数的确定,并利用该算法对一个5层钢架结构模型进行修正,证实了该算法能有效修正模型。该算法能在前期利用GA算法进行高效全局搜索,后期利用PSO算法进行细致局部搜索,与单独使用PSO算法和GA算法相比,该组合算法修正效率和精度更高。     

一种处理多学科优化问题的通用和有效方法

提出将多学科设计优化问题按单级优化来处理，并利用包络对偶法直接对其进行优化运算。通过对一道测试和评价多学科优化方法有效性的典型算题的计算和求解，显示了该方法处理多学科优化问题具有收敛速度快、计算效率高、并具有通用性等特点。     

反射面的轴向电磁散射及外形优化

本文联合运用几何光学和等效电磁流法,导出了金属反射面轴向散射场和雷达截面(RCS)的简洁表达式,研究了从旋转二次曲面(凹面或凸面)中寻找具有最低RCS值的曲面形状优化方法,给出了一个典型实例的单站RCS立体分布图,以及最低RCS值所对应的波谷曲线和最佳表面参数。     

柔性空间机械臂的自适应H∞容错抑振混合控制

针对关节执行器存在部分失效(PLCE)故障的漂浮基柔性空间机械臂系统，提出一种自适应H∞容错抑振混合控制算法。结合拉格朗日法与弹性振动理论推导出了系统的动力学微分方程，并截取反映柔性臂杆主振型的前两阶模态作振动分析。根据奇异摄动原理对系统进行降维，并将其分解为一个刻画刚性臂杆轨迹跟踪的慢变子系统与一个刻画柔性臂杆模态振动的快变子系统；由此设计了由慢变子系统的自适应H∞容错控制器及快变子系统的线性最优减振控制器组成混合控制器。与传统容错控制器相比，所设计的自适应H∞容错控制器具有无需获取故障先验知识的优点。对比仿真结果表明：慢变子系统的容错控制器对于PLCE型关节执行器故障具备较强的鲁棒性，快变子系统的线性最优减振控制器能够将柔性臂杆的振动模态调节至较低水平，从而校验了理论分析的正确性与混合控制策略的有效性。     

一种基于粒子群优化的卫星仅测频被动定轨新算法

提出一种新的卫星对卫星仅测频被动定轨算法,采用粒子群优化算法(PSO)解决多维全局优化问题。首先,建立了卫星对卫星仅测频被动定轨的数学模型;其次,基于粒子群优化算法提出了对目标卫星轨道根数的估计方法;再次,推导了参数估计误差的克拉-美劳(CRLB)下限。最后通过计算机仿真对算法的性能进行了验证。多次仿真结果表明:该算法的参数估计误差接近克拉-美劳下限,且算法的运算量明显优于网格搜索法。     

通用航空飞行器气动布局设计优化

研究了通用航空飞行器气动布局设计优化问题。应用基于二次曲线的模线设计方法，实现了通用航空飞行器的参数化外形建模。采用修正的牛顿流理论进行高超声速气动特性计算。在保持纵向稳定性的条件下，以升阻比和容积效率最大化为目标，建立通用航空飞行器气动布局多目标优化模型。应用基于小生境竞争排挤机制的多目标遗传算法求得优化模型的非劣解集。将物理规划设计方法与稳定、高效的粒子群优化算法相结合，有效地求解该优化模型的折衷解。优化结果表明本文的通用航空飞行器气动布局设计优化方法是有效的。     

基于iSIGHT平台的并行子空间算法研究

概述了并行子空间算法的两种计算框架。即基于学科级优化的并行子空间算法和基于试验设计的并行子空间算法，在对比两种算法框架特点的基础上，分析了基于试验设计法的并行子空间算法的工程实用性，最后结合算例在iSIGHT软件中完成了集成优化分析。