舰船顶层设计指标最优分配问题计算方法

基于大型复杂工程系统设计的多学科设计优化算法,开展了舰船顶层设计指标最优分配的计算方法研究,基于协同优化算法提出了舰船顶层设计指标最优分配的一种通用算法框架。     

舰船总体设计中的多学科优化技术

MDO（多学科优化设计）技术适用于解决复杂工程系统和子系统的设计优化。为推广多学科优化设计技术在舰船总体设计中的应用,阐述了多学科优化技术的基本理论、研究和发展应用情况,系统介绍了协同优化算法的应用环境、特征和基本原理,将舰船总体设计根据MDO的要求分解为浮态与稳性、水动力性能、造价等5个子学科并进行了学科分析,基于多目标协同优化算法建立了舰船总体优化的数学模型及优化框架。     

基于MAS和数据网格技术的舰船辅机协同设计

在构建舰船辅机协同设计多智能体(Multi-Agent System,简写为MAS)过程中,各Agent之间存在某种内在的冲突、联系和规律。为了有效地发现和消解Agent设计需求和控制规律,引入智能控制解决方法和数据网格服务技术,它能为舰船辅机产品协同设计MAS系统的构建提供技术保障。提出了基于模糊灰色理论的冲突解决控制模型。建立了模糊理论和灰色关联算法的冲突消解模型,目标是在舰船辅机协同设计MAS系统中,得出所有灰色关联度数值大于预定临界值的分类规则及设计结果,以便控制未来趋势和进行规划。最后用舰船辅机-船用锅炉选型MAS设计控制归类规律作为算例,验证了算法的合理性。     

舰船水动力性能中的多科学交叉设计优化系统

常规的舰船性能优化系统在计算水动力性能指标时,没有考虑到舰船设施的垂向加速度,因此极易导致耐波性指标无法达到理想状态,因此在舰船水动力性能中设计新的多科学交叉设计优化系统。在硬件系统的中优化电源模块电路设计,在软件设计中设定舰船型线参数结构,计算水动力性能指标,设计舰船水动力性能优化算法。实验结果显示,实验组的耐波性指标由0.31提升到了0.79,对照组则分别提升到了0.58和0.64。由此可见该系统提高了舰船水动力的耐波性,实现了性能的优化。     

基于云计算的舰船大规模任务调度优化

当前舰船任务调度优化方法针对小规模任务,对于大规模舰船任务,它们存在搜索最优舰船任务调度方案时间长,舰船任务无法在有效时间内完成,为了加快舰船任务完成速度,结合舰船任务的大规模特点,设计了基于云计算的舰船大规模任务调度优化方法。首先对舰船大规模任务调度优化问题进行分析,将它们划分成为多个小规模舰船任务调度优化问题,然后基于云计算平台的map/reuduce模式对多个小规模舰船任务调度优化问题进行并行处理,并对多个小规模舰船任务采用混合智能优化算法进行求解,最后得到舰船大规模任务调度优化结果,并进行了舰船大规模任务调度优化问题的仿真测试。本文方法大幅度减少了舰船大规模任务调度优化时间,提高了舰船大规模任务完成效率,是一种有效、速度快的舰船大规模任务调度优化方法。     

云环境下舰船周期性任务容错调度算法

任务容错调度算法是保证舰船周期性任务完成的基础,针对舰船周期性任务容错调度算法存在效率低等问题,设计了一种云环境下舰船周期性任务容错调度算法。首先对舰船周期性任务容错调度算法的研究现状和云环境的工作模式进行分析,然后建立舰船周期性任务容错调度的数学模型,并采用组合的群智能优化算法对舰船周期性任务容错调度数学模型进行求解,找到舰船周期性任务容错调度方案。仿真测试结果表明,本文算法不但加快了舰船周期性任务容错调度方案的搜索速度,而且得到的舰船周期性任务容错调度方案要优于对比算法。     

舰船动力装置多学科集成设计优化方法

[目的]在充分分析舰船动力装置总体设计研究现状的基础上,指出现有动力装置设计方法中存在缺乏从多学科耦合角度进行仿真和优化,从而制约设计质量提高的问题,有必要开展动力装置多学科集成优化理论、方法及关键技术研究。[方法]建立舰船动力装置多学科集成优化设计系统框架,并对动力装置多学科优化技术、现代设计工具技术、协同仿真、支撑环境、设计软件开发等关键技术进行深入研究。[结果]给出了有效的解决方案。[结论]研究成果能为开展舰船主动力装置多学科集成设计优化提供一定的参考,同时为舰船动力装置设计水平的提高奠定一定的基础。     

水面舰船研究设计自动化系统

介绍俄罗斯联邦国防部第一中央科学研究所研制的水面舰船研究设计自动化系统。该系统由两个在信息上互有联系的程序综合体构成。第一个综合体为水面舰船基本要素优化综合体，它包括战术块、技术块、经济块、优化块四个部分；第二个综合体为舰船方案技术上可行性论证综合体，是舰船装备组成优化模块的逻辑延伸。对使用综合体进行研究设计所涉及的原始信息、工作内容、工作顺序以及输出信息作了说明，并指出：研究设计自动化系统的发展方向是使系统以舰船的信息模型为基础，建立获得专家系统所需知识的方法以及模型化算法计算机模拟程序的通用化。     

舰船图像系统的加密算法设计

传统的舰船图像加密算法通常由于密钥空间较小而很难抵御恶意程序的攻击,因此为了增强舰船图像系统加密算法的安全性,对舰船图像系统的加密算法进行优化设计。在舰船图像系统加密算法设计中导入混沌序列,得到迭代运算公式,生成基于混沌序列的密钥空间,以此设计图像系统加密算法。根据对比实验可知:当初始参数为1×106时,文中算法的密钥空间能够达到传统算法的1027倍,因此具备更好的防御恶意攻击的能力。     

基于PDM的舰船三维设计并行协同设计系统研究

介绍基于PDM的舰船三维设计并行协同设计系统,阐述系统的主要功能、系统结构以及实施该系统的意义和目标。该系统改变了传统的设计流程,使许多传统的分阶段设计工作能够平行地进行,提高了舰船设计质量,缩短了舰船设计的时间。     

Design of the lines of underwater vehicles based on collaborative optimization

A generalized collaborative optimization (CO) framework is proposed to the optimization design of the lines of an underwater vehicle. The resistance and maneuvering performances are concerned about and taken as the optimization objectives in the optimization framework. The resistance, lateral force and yaw moment are calculated by RANS method. To improve the optimization efficiency, an automatic integration optimization platform is constructed in which a surrogate model is adopted. A SUBOFF model is taken as the verification model. The optimal results demonstrate the validity of the optimization strategy proposed.     

基于动态罚因子的多学科协同优化算法及其在船舶设计中的应用

针对标准协同优化算法求解复杂系统工程问题的缺陷,提出了一种改进的协同优化算法,并将其应用于油船总体概念设计阶段。改进协同优化算法将系统级一致性约束最优化问题通过罚函数方法转化为一个无约束优化问题。同时,给出了两种不同的基于差异信息的动态可调罚系数,以保证在优化初期,系统级设计变量与学科级共享变量相差较大时,惩罚力度也大,促使一致性差异在总目标函数中占主导地位,则一致性差异将迅速下降。随着优化的进行,罚系数变小,惩罚力度减轻,目标函数的收敛加快。通过对MDO测试函数算例与标准协同优化和其他典型的改进协同算法的比较,验证了该方法在优化结果的可靠性和稳定性等方面有优势。最后,应用改进的协同优化算法求解以油船造价为系统级目标协同浮性与稳性、快速性等4个子学科的多学科优化问题以体现其工程实用性。     

多学科设计优化在船舶水动力性能优化中的应用

阐述了多学科优化设计方法(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)的发展应用情况。详细论述了基于协同优化方法的数学模型、优化原理和优化流程。针对水动力性能优化,分析了系统层和各学科的优化要素,初步建立了数学模型和优化框架。     

协同优化理论在多破损模式结构分析中的应用

探讨如何运用协同优化方法解决多破损模式下船舶结构设计的优化问题。在协同优化方法的基本理论框架下,研究多破损模式条件下的结构并行设计和优化,建立相应的优化模型。以多破损模式下的船体结构静力学优化为例,运用协同优化方法进行优化计算,获得较好的破损残余强度。算例表明,协同优化方法能有效地解决多破损模式下的结构优化问题。     

协同设计软件及其面向对象实现架构

提出了一种基于计算机支持的协同工作(CSCW)的协同设计软件架构，用基于组员标识和面向对象的子场景对象数据来建立工作组整体场景和基于客户／服务器模式的分布式计算与处理机制的协同设计方法。建立了一个新的通信层次——协同层(Collaborative Layer)来代替传统的会话层与表示层用以实现群体(工作组)之间的通信和协作。     

基于区间分析方法的船舶不确定稳健设计优化

实际船舶优化设计中,大量不确定因素的存在可能会导致船舶性能达不到预定的设计目标。因此为了保证船型方案的可行性,本文将区间分析方法应用到不确定稳健设计优化中,以一条散货船的概念设计为例,针对单个不确定变量存在和多个不确定变量共同存在的情况,分别进行研究,以单位运输成本的中值和半径最小为目标,采用双层嵌套优化体系,内层采用多岛遗传算法求解目标函数的区间,外层采用NSGA-II算法来优化目标函数,从而保证船舶的稳健性。     

基于多维多项式混沌展开法的船舶不确定性优化设计

以船舶不确定性优化设计为对象,分析考虑多个随机变量对优化目标和约束的影响,提出一种基于多维多项式混沌展开法(PCE)的船舶不确定性优化设计,并将其应用于散货船工程优化实例中,保证船舶的稳健性和可靠性。     

多学科设计优化方法在潜艇概念设计中的应用研究

多学科设计优化方法(MDO)是从航空领域兴起的一种针对复杂工程优化设计的有效求解方法.该文针对潜艇设计的复杂性特点,探索MDO在潜艇概念设计中的应用.首先,文中建立了包括水动力、推进、重量、性能和成本共5个学科分析在内的数学模型,然后采用MDO方法--协同优化方法(CO),对同时包含连续设计变量和离散设计变量的潜艇系统,进行了以最小化建造成本为目标的多学科设计优化,获得了优化结果.结果表明:相对于传统设计方法,分布式、并行的协同优化方法CO更适合潜艇系统的设计.     

Evaluation and selection of the ship collaborative design resources based on AHP and genetic and simulated annealing algorithm

1Introduction Theshipdesigninvolvesshipyards,ship owner,classi ficationsociety,shipresearchinstituteandsoon,while theshipcollaborativedesignneedsthecooperationbe tweenthedesignersfromdifferentdepartmentsand thosewithdiverseknowledge.Thus,intheshipcollab o…