基于代理模型的汽车乘员约束系统仿真设计

为在设计过程中有效减少轿车乘员约束系统的设计参数,并快速优化轿车乘员约束系统的安全保护性能,采用一阶线性响应表面模型和D-最优试验设计方法进行约束系统设计变量的筛选,对筛选后的变量应用Kriging代理模型和均匀试验设计方法进行设计参数的仿真优化,将优化结果与直接使用碰撞仿真软件MADYMO计算得到的结果进行对比.研究表明,一阶线性响应表面模型和D-最优试验设计方法能有效筛选出重要的并对约束系统性能具有决定作用的设计变量,而Kriging代理模型和均匀试验设计方法能在选定的设计变量的基础上,快速取得较好的优化设计结果.     

基于独立碰撞工况的儿童约束系统参数优化

为实现获得专利的集成式儿童安全座椅在碰撞事故中对乘员的最佳保护,以6岁儿童乘员为研究对象,采用经验证的约束系统模型,在正碰、侧碰和追尾等3种汽车碰撞工况下,分别结合拉丁超立方、正交、均匀试验设计方案和多项式响应面代理模型的方法,对座椅高度和座垫深度等设计参数进行碰撞仿真分析和优化设计.仿真试验结果表明,优化后约束系统儿童乘员损伤值在3种独立的碰撞工况下均有显著下降.     

HEV侧面碰撞安全性仿真和试验

针对混合动力电动汽车(HEV)的结构和特点,建立了车辆侧面碰撞有限元仿真模型,并对其侧面碰撞安全性进行了相关研究。以仿真分析结果为参考基础,以提高整车侧面碰撞安全性为优化目标,运用径向基函数神经网络技术建立了某款混合动力电动汽车的优化计算函数,对车辆侧面碰撞安全性能相关的结构参数和乘员约束系统进行优化计算和影响性分析;以优化计算的结果为指导,对该款混合动力电动汽车的安全结构设计方案进行了调整和优化,以全面提高侧面碰撞的被动安全性;将优化设计后的混合动力电动汽车进行实车侧面碰撞试验,并将实车碰撞试验结果与仿真侧面碰撞试验计算结果进行对比分析。研究结果表明:建立的混合动力电动汽车的仿真优化模型具有较高的计算精度,如非碰撞侧B柱实测碰撞加速度值与仿真分析值相差仅2.2%,优化计算函数的仿真计算结果是可靠的,优化设计后的混合动力电动汽车侧面碰撞安全性明显提高。     

考虑多种工况的乘员约束系统可靠性优化设计

在车辆发生碰撞时,乘员约束系统对乘员有重要的保护作用,而现有的相关研究大多只针对单一工况,应对乘员保护要求已有明显的局限性。为了提高乘员约束系统的保护功能,文章综合考虑了中国新车评价规程2种正面碰撞工况,结合试验设计、多种近似模型、多目标优化算法和可靠性优化方法,对乘员约束系统参数进行优化。在优化之前,对约束系统模型进行了实验验证;之后对约束系统参数进行了可靠性优化设计,并对优化结果进行MADYMO仿真验证。优化后的约束系统与原设计相比,明显提高了2种工况下的乘员保护功能,为乘员约束系统的设计提供了一定的参考。     

代理模型辅助的初始可行解产生方法

采用约束保持法求解单目标约束优化问题时,初始化产生可行解的过程存在计算费时问题.因此提出了代理模型辅助的初始可行解产生方法,采用径向基函数构建代理模型,在初始解的产生过程中,预先使用代理模型估计试验粒子的约束冲突值,若满足约束才进行实际计算,从而减少粒子的评价次数以提高算法效率.采用该方法对多个标准函数进行测试,结果表...     

基于区间数的高速磨床主轴系统的不确定性优化研究

为了更精确地反映主轴系统在工作状态下的情况,针对高速磨床主轴系统建立柔性体动力学模型,对其在不确定性磨削力作用下的工况进行数值模拟和优化研究.首先采用优化拉丁超立方试验设计方法在设计变量和不确定参数构成的混合空间内采样,再建立包含不确定量的主轴系统径向基函数近似模型,代替耗时的数值仿真模型.利用基于区间数的不确定性优化方法对高速磨床主轴系统进行优化设计研究.结果表明,利用基于区间数的不确定性优化方法,对主轴系统的关键参数进行优化后,表征磨削质量的刚体砂轮质心的径向跳动值比原来有了较大的减少,得到了在不确定磨削力影响下优化结果的响应区间.     

Kriging模型与优化算法在汽车乘员约束系统仿真优化中的应用研究

汽车乘员约束系统的优化涉及到安全带、安全气囊等部件的众多参数.首先采用一阶线性响应表面模型、正交实验设计方法进行参数筛选.然后构造Kriging代理模型来代替计算机仿真,并结合两种不同的优化算法来进行乘员约束系统参数的优化设计.结果表明:该方法对汽车乘员约束系统参数优化具有明显效果,可行方向法在该优化中优于多目标遗传算法.     

不确定结构的区间可靠性优化设计

对不确定结构的区间可靠性进行了研究，建立了基于区间可靠性的优化设计模型.采用结合嵌套遗传算法和径向基函数神经网络的模型，进行区间的直接优化，解决了基于区间可靠性的优化设计求解问题，避免了间接模型的复杂转换过程.充分考虑了实际工程中设计向量存在扰动的情况，提出了该情况下目标函数波动的约束，使目标函数和约束函数在扰动下依然满足可靠性要求.通过数值算例验证了模型的有效性和优越性.将所提出的模型用于具有区间不确定参数的行车平板优化，结果表明了所提方法的可行性和工程有效性.     

基于近似模型的机床铣削质量稳健性优化设计

在铣削加工优化设计过程中，设计变量的不确定性通常被忽略，这容易导致优化解违反优化设计约束条件.为此，本文基于近似模型方法，开展铣削参数的多目标稳健性优化设计研究.在该优化设计方法中，采用多项式响应面模型和径向基函数模型近似模拟铣削过程最大铣削力、铣削后工件表面粗糙度两目标函数与铣削线速度、每齿进给量两设计变量之间的隐式关系，采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法结合蒙特卡洛模拟方法对比分析了针对铣削参数的常规确定性优化以及考虑设计变量波动的稳健性优化.结果表明：稳健性优化后的铣削参数有效地降低了铣削加工过程中的铣削力，提高了加工后工件表面质量，同时优化解具有较高的可靠性.     

轻型客车乘员约束系统的模拟计算

在轻型客车正面碰撞过程中,乘员容易受到严重的伤害,优化其乘员约束系统可以得到较好的保护效果。利用有限元软件PAM-CRASH建立了包含座椅、安全带、仪表板及转向系统在内的某轻型客车乘员约束系统的分析模型,并通过试验验证了模型的有效性。在大量数值计算的基础上,运用试验设计方法,得到优化设计方案。经过优化匹配,乘员的头部伤害指标HIC降低了51%,并且满足了中国汽车正面碰撞安全法规的要求。实车试验也很好地验证了改进的效果。该研究方法可以推广应用于其他车型乘员约束系统的优化设计。     

基于人体热舒适性评估的直升机空调通风系统优化设计

直升机座舱空间狭小、乘员密集并且热载荷大,需要引入新鲜制冷空气以满足多乘员热舒适性要求。因此,优化设计座舱空调通风系统具有重要意义。针对典型直升机座舱布局,建立了舱室和乘员三维模型。定义乘员周围温度、温度偏离、乘员周围速度、PMV和空气龄作为热舒适性评估指标;设计并计算3种不同空调通风系统布局方案,通过对热舒适性评估指标的综合比较分析,选定最优布局方案;在此基础上,采用多目标遗传算法,定义以PMV和空气龄为基础的双目标函数,对空调送风口位置参数开展仿真优化。通过分析结果数据和帕累托前沿,确定最优空调送风口位置参数,完成座舱空调通风系统最优设计。最后对仿真优化结果进行了试验研究,验证了仿真计算的准确性和有效性。     

集成预紧式安全带的防护性能分析及稳健性优化

随着汽车主动安全技术的发展,为了进一步推动集成预紧式安全带(Integrated Active and Passive Seatbelt,IAPS)技术的发展和产品的广泛应用,本文研究了IAPS对乘员的防护性能,并进行了稳健性优化设计.首先,本文通过Madymo软件对比分析了IAPS、传统火药爆炸式安全带(Conventional Pyrotechnic Seatbelt,CPS)和可逆预紧式安全带(Reversible Pretension Seatbelt,RPS)对乘员的防护性能;然后,构建了以乘员的头部损伤(HIC15)与胸部压缩量(Cdef)为目标函数的Kriging代理模型,运用多目标粒子群优化算法对IAPS的可逆预紧力、可逆预紧时刻、火药爆炸预紧时刻、安全带伸缩率、安全带限力值及安全气囊的激活时刻6个关键参数进行了匹配优化.并基于iSIGHT多学科优化平台,运用最优拉丁方对优化后的Pareto非劣解集采样,蒙特卡洛模拟方法,满足6σ稳健性设计准则;最后,以乘员损伤风险为依据选择最优解.结果表明,IAPS比CPS和RPS对乘员的防护更具有优越性;此外,多目标6σ稳健性优化设计不仅明显减小了乘员的头部损伤(HIC15)与胸部压缩量(Cdef),而且将IAPS产品质量特性的均值和方差同时降低,使得设计变量远离边界约束.因此,提高了产品质量的一致性和可靠性.     

田口方法及其在注塑成型中的应用

本文介绍了田口方法,并将参数设计法、CAE模拟仿真软件Moldflow和有限元前处理软件Hypermesh相结合,对注塑成型工艺参数进行优化.以某电器内的洗涤分水器为例,研究了注塑工艺参数对翘曲变形的影响,实验得出的最佳参数组合可以极大减少翘曲变形.     

进化算法的PID参数最优设计

提出用进化算法最优设计PID参数的方法,获得最优设计结果,分析控制系统常用性能指标作为进化评价函数的不足,构建控制系统新的评价函数,为使优化模型简化,设计参数采用实数编码及归一化处理,进化算法使用新型的,以基因为单位进化的遗传算法,数值实验表明,设计结果得到显著改善。     

手持式面杀伤武器动力学模型分析

该文提出了一种适于手持式面杀伤自动武器的分析计算模型，建立了相应的动力学方程，采用正交优化设计方法，分析了模型中主要物理参数及结构参数的变化对系统学特性的影响，并用该结构模型设计新型面杀伤自动武器供了理论依据，并为此类武器实现系统动力学优化匹配提供了有效的技术途径。     

基于体系结构的软件分析设计过程模型

引入软件体系结构技术，将软件分析设计过程细分为需求分析、体系结构设计、系统设计3个阶段，并提出了基于体系结构的软件分析设计过程(SADPBA)模型，该模型是一种采用迭代增量方法将功能设计空间映射到结构设计空间，再由结构设计空间映射到系统设计空间的过程．应用函数理论对模型进行了严格的数学定义和形式化描述，确保设计结果满足完备性、一致性和正确可追踪要求．在扩展设计空间建立了需求规范与体系结构、系统设计间的可追踪机制，并建立了基于体系结构的软件分析设计开发环境模型．与传统软件分析设计过程相比，SADPBA模型有严格的理论基础和工程原则，解决了软件系统从需求到实现的平缓过渡问题，提高了软件分析设计的质量和效率．     

基于ADAMS十字沟槽联轴节仿真分析与优化设计

联轴器的参数设计是否合理,直接影响机构的工作性能和寿命。文中应用ADAMS虚拟样机软件创建了十字沟槽联轴节机构的模型,以联轴器运行到任意位置时,其轴向运动、径向运动都达到最小值为优化目标,分析其运动学参数,建立优化分析数学模型,进行单个设计变量的设计研究,确定设计变量的优化值。结果表明优化方案明显降低了从动轴轴向运动和径向运动,减小振动的撞击,而且能够传递较大扭矩。     

基于自构建RBF神经网络的内模控制

针对复杂的非线性被控过程,本文提出一种基于自构建RBF神经网络的内模控制方法。该方法中,神经网络的自构建学习算法包括结构学习和参数学习。结构学习采用最近邻聚类法使网络能够自适应地在线增加和删减神经元以达到理想的网络结构。神经网络的参数学习采用梯度下降法。将该神经网络用于内模控制,使得辨识被控远程内部模型和控制器模型的神经网络的神经元个数可以根据激励强度动态改变,进而改善了控制系统的动态性能和鲁棒性。仿真结果表明了所提方法的有效性。     

一种基于径向基函数的近似模型构造方法

发展了一种基于径向基函数的近似模型建立方法。首先采用试验设计方法对设计空间进行样本选择,采用数据分析方法对样本集进行聚类分类,得到径向基函数中的相关参数。对于近似模型权系数采用能够适应大规模并行计算并且能够在全局解空间的多个区域内寻优的遗传算法进行求解,而不是采用最小二乘法通过线性方程的求解获得。最后通过对一维非线性和多维高阶非线性函数的逼近测试,以及对近似模型的拟合函数与原函数之间的误差分析,表明本文提出的基于径向基函数的近似模型方法具有良好的拟合与预测精度。