支持功能重配的导弹集成优化设计平台研究

导弹武器系统总体设计过程的复杂性,对模型集成、过程集成和应用集成提出了更高的要求.在集成设计平台、多学科设计优化的基础上,提出支持功能重构的导弹集成优化设计平台框架,实现了导弹系统组成动态定制、优化及仿真模块定制、流程定制、数据集成关系定制等功能,并对其中一些关键技术进行探讨,最后实现了一个原型系统.     

SBA系统MDO环境中建模仿真工具集成技术研究

针对SBA系统多学科优化环境构建中各学科分析过程对建模仿真工具集成的需求,研究了.NET平台下MDO环境中典型建模仿真软件MATLAB和DATCOM的集成方法及技术,总结了基于COM组件集成、MCC编译器方法及MATLAB引擎工作方式三种MATLAB集成方法并给出应用优缺点分析.在使用C#言构建的多学科设计优化环境中从气动学科、推进学科、控制学科建模仿真的角度介绍了各部分DATCOM和MATLAB工具的应用及集成过程,为SBA系统多学科设计优化环境的构建打下了基础.     

基于MDO技术的油底壳结构优化方法研究

为提高油底壳的结构刚度,减轻质量,研究探讨了一种利用成熟CAD/CAE软件和多学科设计优化(MDO)平台进行内燃机部件结构优化设计的方法。利用iSIGHT、I-DEAS软件和VC 语言,构建了一套结构优化集成系统,实现了基于MDO技术的油底壳结构优化的整个仿真流程,并对程序控制的实体模型参数化修改、集成框架以及相关优化算法等进行了探讨。针对某型号柴油机油底壳,利用连续二次规划(NLPQL)算法,优化求得了结构参数全局最优解。实践结果表明:MDO技术应用于内燃机结构优化设计,是实用和可行的。     

基于MODELCENTER的EPUAV系统模型建立与参数优化

建立了小型电动无人机(EPUAV)的系统模型,包括几何外形模型、气动参数计算模型、质量计算模型、发动机模型和操稳性模型.基于多学科协同设计集成优化平台ModelCenter进行系统集成,并建立了EPUAV的多学科设计优化模型,利用遗传算法实现了EPUAV的总体参数优化设计,实现了EPUAV的快速总体优化设计平台.飞行试验验证了EPUAV系统模型准确性,优化结果满足设计要求.     

梯形机翼多目标气动优化研究

针对气动优化设计问题,基于优化集成软件ModelCenter结合VB自编程序、CAD、计算流体力学仿真(CFD)软件及多目标遗传算法构建气动协同优化设计、分析平台,进行梯形机翼多目标气动优化、仿真分析研究.论文研究了三维CFD仿真、响应面代理模型(RSM)分别与多目标遗传算法结合的优化方案及其关键技术的解决途径.算例结果表明两种优化方案结果吻合,结合流场分析,表明优化方法的合理,气动优化设计平台有效.     

多学科设计优化的综合可视化技术研究

深入分析了多学科设计优化的特点,综述了多学科设计优化的可视化技术,提出并实现了多学科设计优化模型与设计模型集成可视化技术,交互式多学科设计优化可视化显示技术,可以实现高维,多目标优化问题Pareto非劣解可视化显示方法,使设计者可以方便地可视的控制优化过程,实现用户导向优化搜索,为用户提供了认识设计空问的手段.多学科设计优化综合可视化技术对提升多学科设计优化的效果十分重要,对提高复杂产品设计质量具有重要意义.     

基于有向循环图的多学科设计优化模型调度方法

复杂产品的多学科设计优化过程中，往往会涉及到不同学科的专业分析模型以及各种商业软件应用的集成调度运行问题。在多学科设计优化过程中模型应用集成的基础上，结合设计模型的调度需求，研究了多学科模型的调度运行，并给出了基于有向循环图的通用模型调度解决方案，包括回路探测算法和模型调度算法。最后设计并实现了支持复杂产品多学科设计优化软件框架——iDesign的调度引擎，并以一个设计模型的调度为例，验证了方法的正确性和可行性。     

数字化功能样机的多学科设计优化与仿真

高效精密化、智能集成化、虚拟数字化是现代产品设计的发展方向。提出了一种将多学科设计优化方法融于产品的数字化设计过程，智能集成化设计复杂产品数字化功能样机的多学科综合设计模式。针对汽车实例，构建了多学科自动化设计优化平台，给出了集成优化分析流程，实现了多性能集成全分析与优化仿真，基于整车虚拟测试，验证了该模式的有效可行性。     

插件式可重配导弹总体设计集成优化框架研究

导弹武器系统总体设计过程的复杂性，对于模型和应用集成、方案优化提出了更高要求。在虚拟样机、多学科设计优化、应用集成等技术的基础上，提出一种插件式可量配导弹总体设计集成优化框架，并对其中一些关键技术进行探讨，最后实现了一个原型系统。     

复杂机电系统多学科设计与仿真集成框架

为实现复杂机电系统的设计与仿真中多学科应用的集成以及信息的交流与共享,提出了一种复杂机电系统多学科设计与仿真集成框架,并给出了集成框架的参考模型.该集成框架采用了有利于实现设计与仿真应用程序"即插即用"的组件结构,并建立了机电系统设计与仿真公共信息模型和标准应用组件接口.复杂机电系统多学科设计与仿真集成框架以多学科综合设计与仿真为核心,以公共信息模型为基础,通过标准化应用组件接口实现不同工程领域的设计与仿真工具的集成以及设计和仿真信息交流与共享,从而支持多学科团队间的协同工作.     

Multidisciplinary Design-Optimization Methods for Aircrafts using Large-Scale System Theory

The relationship between multidisciplinary design optimization (MDO) for aircrafts and the large-scale system theory was expatiated. Using the large-scale system theory, the system was decomposed gradually based on the different classification standards and the system characteristics. At the same time, the MDO methods for aircrafts were classified according to the decomposition-coordination method of the large-scale system theory. The theory background and applicable range of each algorithm were elucidated. Aircraft design system is a typical engineering large-scale system, and the basic of MDO for aircrafts is the large-scale system theory. Therefore, the large-scale system theory and MDO for aircrafts should be studied simultaneously to improve the MDO.     

基于多粒度模型的导弹MDO方法研究

根据MDO环境的建模/仿真需求,针对某导弹多学科设计优化问题,分析了多粒度模型建模/仿真的必要性,以气动学科为例探讨了导弹MDO环境中多粒度模型的建模/仿真方法,研究了有限元分析软件FLUENT及其前处理软件GAMBIT的集成方法,并利用响应面分析、工程估算、数值计算三种方法对某导弹的气动学科进行多粒度的建模与解算,将输出的主要气动参数与风洞试验数据进行了比较与分析。研究结果表明多粒度模型的建模/仿真对提高导弹MDO效率具有重要意义。

Abstract：

According to the requirement of modeling and simulation in MDO environment, with consideration of missile’s Multidisciplinary Design Optimization problem, the necessity of modeling and simulation on multi-granularity model was analyzed. Taking pneumatic domain as an example, method of modeling and simulation on multi-granularity in missile’s MDO environment was discussed. The integration methods of finite element software FLUENT and its pre-processing software GAMBIT were studied. Through abundant experiments, data results of computing multi-granularity model were given using three methods, namely Response Surface Analysis, engineering prediction method and numerical computation method. Finally, comparison of the data got from above and from wind tunnel test was analyzed. The study results show that modeling and simulation on multi-granularity model are significant to improve MDO efficiency.     

飞行器的多学科分析与计算机仿真

综合运用计算机软件对飞行器进行结构设计和多学科仿真分析，用来预测飞行器的结构力学，热力学，空气动力学，飞行控制等诸方面的特性及其相互之间的关系，文中介绍了编制的有关人机界面，数据转换程序，以及飞行器建模和仿真过程，并通过对某超音速飞行器的仿真计算给出了建模和多学科仿真分析的实例，利用多学科计算机仿真分析可以对飞行器进行优化设计。     

一种基于复形调优遗传算法的多学科优化方法

建立良好的优化方法,是多学科设计优化（multidisciplinary design optimization, MDO）求解的关键和难点。结合具有全局搜索能力的遗传算法和局部收敛特性的复形调优算法的优势,建立了全局优化算法,并将全局优化算法应用于多学科可行（multidisciplinary feasible, MDF）方法的多学科分析模型求解,建立了两级优化MDF（double optimization MDF, DO-MDF）方法和单级优化MDF（single optimization MDF, SO-MDF）方法两种计算构架。以CASCADE系统产生的多学科问题求解为例,对比5种计算构架对MDO求解的优化结果,结果表明,DO-MDF、SO-MDF两种计算构架通过有效关联学科分析的前馈信息流表现出更好的计算能力。     

基于包装器的导弹总体设计应用集成框架研究

分析并总结了导弹总体设计面临的应用集成问题。比较了目前主要的应用集成方法及其解决技术。结合集成框架技术、组件技术、过程建模技术等,提出了基于包装器的导弹总体设计应用集成框架。该框架基于C/S结构,重量级的服务器端对应用提供包装和组件发布的能力,设计人员在轻量级的客户端能够以一致的方式访问所有的包装后的应用组件。给出了基于文件包装器进行应用集成的具体实现过程,并通过实例验证了包装器集成框架的正确性和可行性。     

导弹总体设计过程中的过程模型研究

针对导弹总体设计过程，提出以过程集成的思想来解决总体设计这个多学科多任务的复杂灵活的设计分析过程，并给出了能够描述导弹总体设计过程各种动态因素的过程模型-IPM，分析了IPM过程建模的相关内容。最后给出了一个应用实例验证了IPM思想的正确性和可行性。     

虚拟样机多学科设计优化问题建模研究

针对虚拟样机多学科设计优化框架对多学科问题描述的需求,对多学科设计优化问题的建模方法进行研究,提出用XML语言对多学科优化问题模型进行描述。通过分析多学科设计优化问题模型特点,得出多学科设计优化问题模型及其子模型的形式化描述,并给出其中一个主要模型的XMLSchema描述规范。开发了通用多学科设计优化问题建模工具,用于基于Web的虚拟样机多学科设计优化框架中的求解问题模型的输入,并给出某型导弹多学科设计优化问题的建模实例。实践表明建模方法和建模工具方便可行。