分析驱动设计方法研究与应用

对产品设计过程中的大量迭代现象,从设计方法上进行了深入分析与高度总结,提出了分析驱动设计(ALD)方法,定义了设计信息(DI)、设计活动(DA)、设计模型(DM)、设计文件(DF)和分析驱动设计流程(ALDF)等基本概念.分析驱动设计方法的核心内容是分析驱动设计流程.详细阐述了分析驱动设计流程中的设计信息和设计活动;重点讲解了分析驱动设计流程的设计活动规划方法,并给出了串行化和并行化的设计活动规划的时间计算公式.基于自动化的分析驱动设计流程对产品设计方案进行验证和优化,提高了产品设计效率和设计质量,解决了分析驱动设计方法中的部分关键技术,并以航发涡轮叶片为例验证了分析驱动设计方法.     

基于模型的卫星测控信息流数字化设计方法研究与实现

测控信息流设计是卫星信息总体设计的重要组成部分,设计结果体现了卫星遥测遥控信息流向,其合理性和正确性决定了卫星资源配置以及星上仪器布局等。传统的测控信息流设计方法耗时长,效率低,操作繁杂,已经无法满足信息化研制模式以及与日俱增的任务需求。通过对卫星测控信息流设计过程的研究,设计了一种全新的基于模型的卫星测控信息流数字化设计方法,通过基于图形化等效建模来实现测控信息流数字化设计,不仅能够有效地弥补传统方法的不足,同时有利于优化测控信息流向设计。以某卫星为应用背景进行试用验证,设计工时减少了97.5%,设计正确率达到100%。该方法能够提高设计效率和质量,促进测控信息流设计流程、方法与产品的规范性,进一步提升信息流设计的自动化程度。     

浅析通用变压器设计中频率与电流密度的关系

通用变压器设计,人们基本上采用常规的设计方法或按变压器设计指导文件所给定的条件设计,如《变压器和扼流圈设计》就规定了铁心容量、温升系数、每伏匝数等。所要特别指出的是人们在设计50Hz和400Hz变压器时,虽然文件规定了在处理电流密度这一参数时大致取值范围在3～4A/min~2,但是,变压器的设计不应完全依照指导性的文件     

机翼低速风洞试验颤振模型优化设计方法

对于机翼的低速风洞颤振试验模型设计中涉及学科多、难度高、工作量大、周期长等问题,把具有很好的全局和局部寻优能力且收敛速度很快的遗传/敏度混合优化算法应用于模型设计过程;详细说明了遗传/敏度混合优化算法的优化设计原理、设计过程,以及应用范围;论述了机翼颤振模型设计的基础理论和设计思路;根据实际问题的物理模型,并通过对机翼颤振模型设计原理的分析,建立了优化设计的数学模型;通过优化设计方法的实际应用,完成了设计工作,提高了设计效率,保证了设计精度,该设计方法所得到的设计结果与计算得到的设计要求之间的误差在5%以内;在此基础上建立了完整的机翼颤振模型工程优化设计方法,使该方法能够应用在模型设计的很多方面,为工程设计提供了一种有效的手段.      

空间科学任务协同设计过程优化

为了对概念设计阶段空间科学任务协同设计过程进行合理规划, 减少设计反馈, 降低系统耦合度, 提出了设计结构矩阵(DSM)过程建模和遗传算法(GA) 过程优化算法. 该方法采用DSM对空间科学任务设计活动序列进行建模, 通过DSM描述设计活动间的信息依赖关系, DSM上三角之和代表该设计活动序列设计反馈次数; 将 DSM对应的设计活动序列视为染色体, 采用GA进行序列优化, 最小化设计反馈次数. 通过过程优化算法获取最佳设计活动序列, 优化设计过程, 降低系统耦合度. 空间科学任务实例分析结果表明, 该方法能够有效应用于空间科学任务协同设计的过程建模和过程优化, 指导设计过程的制定.      

工程设计程序的探讨

文章用系统工程的观点对工程设计的设计程序进行了探讨。从讨论现行的各种设计程序出发,分析了设计程序的多维性质,归纳出时间维、系统维和逻辑维等三种不同类型的设计程序,并研究了它们的内在联系和层次关系。提出了一种三维设计程序模式。以三维设计程序作为框架,经过简化,得出一个通用的设计工作先后次序及段落划分的模式。这个模式可以作为编排各种不同类型设计程序的基础。     

支持数字样机设计的集成设计信息建模

以产品仿真模型及其设计活动为主要控制对象,研究面向数字样机的产品设计信息建模的特点,并建立了支持数字样机设计的集成设计信息模型.将产品设计控制对象抽象为反映产品静态特性和动态特性的信息元及反映产品设计活动的设计元.从产品几何仿真、物理仿真和行为仿真三方面建立数字样机对象信息模型;以设计树对象、设计角色对象和资源配置对象建立设计过程控制信息模型.以此为基础建立面向数字样机的分布式产品协同设计仿真环境.     

导弹系统总体方案设计的研究

以空空导弹总体方案设计为例,简单扼要介绍了导弹系统总体方案设计的全过程,给出了设计流程图,介绍了方案评估时加权系数的确定方法及方案评估方法,这一方法有利于通过人机交互在计算机上实现总体方案设计,改变了传统设计方法,最后给出了空空导弹的设计结果并明确了使用时应注意的问题.      

结构疲劳可靠性设计的等损伤设计方法

简述了疲劳可靠性设计的发展历程;提出用于结构疲劳可靠性设计的"等损伤设计"概念与原理,进行了实验验证.实验表明:按此方法设计构件的零件能在设计寿命下,同时发生破坏;在给定寿命下,零件几乎"等损伤".从而证明按此方法对结构进行疲劳可靠性设计完全可行,且易为实际工程所应用.根据此设计方法,对结构进行疲劳可靠性设计,更能保证结构使用安全、可靠、重量轻.      

时变系统的控制器调参设计

对于时变系统,目前常用的控制器设计方法为定点法,该方法虽然具有设计思路简单清晰,设计理论工具丰富等优点,但其计算量大,实际控制效果与定点设计控制效果存在差别,有时还可能导致系统失稳。在此,揭示了定点法所存在的问题及其实质,并针对这些问题说明利用现代调参设计方法对时变系统控制器的设计。     

考虑壁板刚度匹配的大型飞机复合材料机翼气动弹性优化设计

针对大型飞机复合材料机翼,发展了一种考虑壁板刚度匹配的气动弹性优化设计方法。基于敏度算法,以结构质量最小化为目标,以壁板刚度匹配、颤振速度、翼尖变形、设计许用值、工艺性等为约束,在严重载荷状态下设计复合材料机翼结构,研究不同壁板刚度匹配要求对于优化设计结果的影响,并与传统优化设计结果进行比较。结果表明:考虑壁板刚度匹配需要付出一定的结构质量,但对局部稳定性设计、损伤容限设计和大型复合材料壁板制造有利;壁板刚度匹配设计范围对于优化设计结果影响显著,需要根据设计和制造要求合理确定;压缩设计许用值是影响复合材料机翼气动弹性优化设计的关键约束。      

电动静液作动器设计方法综述

电动静液作动器(EHA)是一种起源于航空领域的新型高性能伺服作动装置,正逐渐成为各类大型装备的通用基础元部件,鉴于其机电液控热多学科耦合较大且要达到的综合指标又高,所以迫切需要一套高效科学的设计方法。从EHA完整设计过程的角度,综述其中的设计方法,为今后EHA产品的设计开发流程提供了基本支撑和多样化的技术手段。总结出基于自动化系统设计和多学科联合详细设计的EHA设计方法,并对其中的综合指标建立、建模仿真、优化设计、控制设计等关键技术进行了分析,给出适合不同设计任务特点的各步骤实现途径。展望了自动化详细设计、基于模型系统工程、3D打印等最新技术在EHA设计中的应用,为后续进一步提升EHA设计水平提供了参考。     

机械产品设计的过程建模

产品设计是一种复杂的人类创造性思维活动.在分析产品设计及其过程的基础上,利用集合与映射的理论与方法,依此建立了产品设计、产品设计过程、产品概念设计过程的模型,给出了产品概念设计过程的网络算法框图,并且详细定义了后者的分解与综合的流程,为产品设计过程的模型化、规律化打下了良好的基础,同时也为产品全生命周期设计过程计算机软件支持工具的开发作出了有益的探索.     

民用飞机驾驶舱构型快速设计方法

为在方案设计阶段提高民用飞机总体方案的设计质量和形成效率,研究了民用飞机驾驶舱构型的设计措施,并在一个开放式的飞机总体设计环境中实现了这一功能.定义了飞机机身坐标系,研究了确定驾驶员设计眼位、驾驶舱布置和风挡参数化设计与模型构建的方法.建立了交互式民机驾驶舱构型二、三维快速设计环境.在此基础上,实现了驾驶舱模型的自动化调整,为总体设计阶段进行多学科设计优化奠定了基础.通过设计实例证明了该方法的有效性.     

多等级区域侦察弹性星座设计方法

针对传统侦察星座目标单一、弹性低的问题，提出了多等级区域侦察弹性星座的设计方法。该方法将星座设计过程按区域等级信息分为多个子星座逐步设计，直到整体星座对所有的区域性能满足设计要求。以区域被划分为3个等级为例，首先对星座设计需求、设计指标及设计步骤进行了分析。其次推导了地面最低分辨率和轨道高度的关系并确定了不同子星座的轨道高度。最后考虑轨道倾角、一箭多星发射、光照和升交点漂移同步约束，构建基础星座、子星座1和子星座2的优化模型。最终设计星座为3层混合星座，共8个轨道面和70颗卫星，星座对各等级区域的最大重访时间分别为10937s，12241s和17437s，弹性指数为2213%，2420%和6361%。结果表明该方法设计的星座可实现对区域覆盖和弹性分级的设计要求，证明了方法的有效性。对比Walker星座设计方法，在同等设计要求下，Walker星座所需卫星数为156颗，多等级区域侦察弹性星座所需卫星数远低于Walker星座，结果进一步证明了该星座设计方法的优越性。     

高轨卫星星载计算机优化设计与实现

首先对当前星载计算机系统在高轨卫星领域的应用现状进行了分析,主要涉及处理器最小系统的存储器设计、数据共享及总线协议设计等。针对上述3个方面存在的不足,提出了处理器最小系统存储器优化设计方案,解决了存储器应用与选型的困境;采用“存储器+FPGA电路”的设计方法,实现了主备机数据共享;提出了一种自适应总线协议设计方法,解决了1553B总线协议通用性较差等问题。提出的设计方法,在中国下一代大容量通信卫星平台的星务计算机系统中得以应用,并取得了较好的效果,为星载计算机系统后续优化设计工作提供了新的思路。     

基于准则的大展弦比飞翼气动设计

从设计实际出发,为切实提高气动性能,开展了大展弦比飞翼无人机(UAV)的气动设计及分析研究.在设计分析过程中,依据飞翼无人机的特征,提出了气动设计准则;基于设计准则,采用更新设计的策略,结合变可信度数值模拟、代理模型优化方法构建了优化设计框架;针对飞翼无人机开展了参数化表达、无限插值网格自动生成以及多轮更新优化,得到了优化推荐构型;应用γ-Re_θt转捩模型方法对优化构型的气动性能进行了细致地验证分析.研究结果表明:通过气动设计,飞翼无人机设计构型很好地契合了设计准则,其巡航升阻比相比最初的原始构型提高了14%,γ-Re_θt转捩模型能较细致地分析大展弦比飞翼的流动特征.