仿真技术在舰船动力装置生命周期中的应用研究

  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。     

基于鲁棒性的船体中横剖面多目标优化

工程应用中在进行鲁棒性优化设计时,要求所求出的解既要具有较高的质量,又要满足一定的鲁棒性要求。将鲁棒性优化问题转化为一个双目标的优化问题,即一个目标为解的最优性,另一个目标为解的鲁棒性,并针对一艘最大应力接近许用应力的多用途船进行基于鲁棒性的中横剖面优化设计。首先,用支持向量机的方法建立船体舱段的近似模型,用于求取舱段的最大应力,并结合蒙特卡罗积分的思想构造出表示最大应力鲁棒性的函数;随后,以最大应力最小和最大应力的鲁棒性函数值最小为目标函数,设计出一种求解鲁棒性最优解的粒子群多目标优化算法。优化结果不仅能降低船体结构的最大应力,同时还可较大程度地提高最大应力的鲁棒性,证明了该方法的可行性。     

基于ADAMS和AMESim软件的舰艇某装置启闭建模及优化

采用液压系统驱动的舰艇某装置在完全开启时, 其盖板会与止挡板发生碰撞,并产生较大噪声。针对此问题,采用ADAMS和AMESim软件建立了该装置的参数化启闭模型,计算了其盖板在开启时与止挡板发生碰撞所受到的冲击加速度和冲击力,并与试验结果进行对比,验证了模型的准确性。在此基础上,以实现开启时该舰艇装置所受到的冲击加速度和冲击力最小化为目标,对其液压系统进行了优化设计。结果表明：该方法可明显降低该装置在开启时所受到的冲击加速度和冲击力。

     

基于步行到站者出行时间的独立BRT走廊站距优化模型

BRT站距影响乘客到达BRT 站点所花费的平均时间,这种影响对步行到站者的出行显得尤为明显。首先,对BRT走廊辐射区域进行了细致的解析,以到站时间受站距影响较大的步行到站者为研究对象,分析步行到站者的平均到站时间,得到了步行到站平均时间同站距的函数关系。在此基础上,以增加站点数量造成的平均步行到站时间减少同BRT车辆运行时间的增加两者之间的平衡为目标,建立了BRT走廊站距优化模型,给出了模型参数的标定方法。该模型对BRT 影响区进行细化,更加符合实际情况,能为BRT实际设站提供一定的参考。     

混合式航空货运网络优化

为了优化具有点-点式与轴-辐式混合特征的航空货运网络, 基于航空货运企业的OD流量, 构建了双层优化模型。上层模型以货运企业总运输成本最小为目标, 优化航空货运网络结构与配置运力, 下层模型计算均衡状态下各航段上的货物流量。选取顺丰航空服务的14个城市的相关数据对双层优化模型进行验证, 以设置4个枢纽机场为前提, 分别对使用4、5、6架全货机的货运情况进行分析。分析结果表明: 3种情况下北京、上海、南京、深圳4个机场均被设置为枢纽机场; 当使用4架全货机时, 全货机分别被安排在北京-南京、北京-深圳、上海-深圳、南京-深圳的航段上, 4个枢纽机场的快件中转率分别为24.3%、24.2%、47.8%、14.9%, 南京机场的快件中转率最大, 深圳机场最小; 当使用5架全货机时, 第5架全货机被安排在北京-上海航段上, 其余4架全货机的航段没有变化, 4个枢纽机场的快件中转率分别为38.6%、50.9%、44.3%、11.9%, 上海机场的快件中转率最大, 深圳机场最小; 当使用6架全货机时, 各枢纽机场间的航段上都有全货机, 4个枢纽机场的快件中转率分别为38.5%、74.0%、79.5%、10.2%, 南京机场的最大, 深圳机场的最小。可见, 南京是典型的中转型枢纽城市, 而深圳是典型的腹地型枢纽城市; 货运需求大的城市的机场易被确定为枢纽机场; 枢纽机场与非枢纽机场都可能中转货物; 距离较近的2个机场可能会同时被确定为枢纽机场。     

基于粒子群算法的城轨列车节能驾驶优化模型

为了降低城市轨道交通中列车在站间运行的能耗, 研究了列车的站间节能驾驶策略, 在考虑线路限速和坡度的情况下, 建立了时间约束下的列车节能优化模型, 采用粒子群算法优化目标速度序列得出了列车节能驾驶策略。节能驾驶优化方法通过2个阶段来实现, 第1阶段在站间运行时间不变的情况下, 采用粒子群算法优化了列车在站间的节能驾驶策略, 得到了运行时间和能耗的关系, 第2阶段在多站间总运行时间不变的前提下, 将运行时间进行重新分配, 得到了列车在全线运行的节能驾驶策略。以北京地铁亦庄线实际线路数据和车辆参数为基础, 对优化方法进行仿真验证。仿真结果表明: 经过第1阶段的优化, 列车在万源街-荣京东街的单站间运行能耗降低了6.15%, 经过第2阶段的优化, 列车在多站间总运行能耗降低了14.77%。可见, 优化模型可以有效降低列车的运行能耗, 为列车时刻表的编制提供依据。     

燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配

结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,分3个步骤阐述燃料电池汽车动力总成结构配置和参数匹配的一般方法。第1步,通过分析燃料电池的特性论证了动力总成结构配置的优化解决方案。第2步,通过分析不同类型功率部件特性阐述了主要功率部件选型的依据,并且根据设计性能要求进行动力总成主要部件基本参数设计。第3步,进行燃料电池混合动力总成参数优化匹配的研究。仿真和实验台测试的结果证明所设计的燃料电池大客车动力总成满足要求。     

MPV白车身气密性工艺优化方法

白车身气密性是汽车行业普遍关注的技术点,本文重点研究了某MPV车型的白车身气密性,通过优化搭接结构和涂胶工艺,并利用气密性设备样车进行试验、实现了白车身的气密性提升。     

危险区域节点装配检验线设计优化

针对危险区域节点装配检验线设计基准不同以及生产检验困难的问题,以18万t散货船危险区域节点为例,通过与生产设计相结合,对实际检验公差要求进行分析,优化装配检验线设计,经过实船建造验证该优化能够提高装配效率,缩短船坞建造周期。     

Design for Two-degree-of-freedom PID Regulator Based on Improved Generalized Extremal Optimization Algorithm

A kind of new design method for two-degree-of-freedom(2DOF)PID regulator was presented,in which,a new global search heuristic--improved generalized extremal optimization(GEO)algorithm is applied to the parameter optimization design of 2DOF PID regulator.The simulated results show that very good dynamic response performance of both command tracking and disturbance rejection characteristics can be achieved simultaneously.At the same time,the comparisons of simulation results with the improved GA,the basic GEO and the improved GEO were given.From the comparisons,it is shown that the improved GEO algorithm is competitive in performance with the GA and basic GEO and is an attractive tool to be used in the design of two-degree-of-freedom PID regulator.