基于能量法的C2连续过渡曲面的求解及应用

针对基于能量法的C^2连续过渡曲面优化模型进行处理，将其转化为线性约束二次数学规划问题，并采用拉格朗日乘子法进行求解，结合工程实际，给出了运用该方法构造的C^2连续过渡曲面实例．研究表明，能量曲面造型方法能较好地满足工程实际需要．     

基于能量最小的长边条翼身融合5边域过渡曲面的构造

为了构造某类飞行器的机翼面、机身面和长边条面间的5边域翼身融合过渡曲面,确定过渡线、边界线、内部曲线及内部曲线上的法线矢量,以边界线、过渡线和内部曲线为位置约束,以基曲面在过渡线处的法线矢量和内部曲线处的法矢为法矢约束,采用基于能量最小的曲面造型方法分别构建5张4边域曲面.研究表明此方法使这5张曲面在内部跨界曲线处,以及它们和基曲面间在过渡线处的法矢相同.实现了5张4边域曲面拼接构造G1连续的5边域翼身融合过渡曲面.     

应用代数张量积B样条曲面构造Blending曲面

给出了一种应用代数张量积B样条曲面构造blending曲面的框架并详细讨论了二次代数曲面间blending曲面的构造方法。应用该方法可以得到一个整体C^1连续的代数样条曲面，且能够通过增加节点、约束点和逼近点等途径来调整曲面的形状，使得参数调节具有一定的几何直观性，并在复杂曲面blending问题中表现出较大的灵活性。数值实验结果说明了该方法的有效性。     

一类定义在球面上的曲面的C2光滑性

用三角B样条理论研究了一类定义在球面上的曲面的C^2光滑性,为了解决通过定义在球面上的函数构造的一类定义在球面上的封闭参数曲面在球面的南北两个极点处无法达到C^2连续的问题,提出将球面上函数用三角B样条张量积形式表示,通过拟合球面上的散乱数据以获得球面上函数．只要在拟合的过程中张量积系数满足文中给出的约束条件,则由此函数构造的定义在球面上封闭参数曲面能够在球面上处处达到C^2连续。     

Loop细分模型的边界拼接算法

为解决细分曲面之间的光滑拼接问题,提出一种满足边界条件的Loop细分算法,利用此算法可以完成两个细分模型的拼接,使得两个细分模型在具有相同细分格式条件下的极限曲面可在拼接处达到C^2连续,而在边界的奇异点处达到C^1连续．     

基于相对方向构造Gn连续过渡曲面

针对Erich Hartmann方法构造Gn连续过渡曲面时基曲面间t向相对方向相冲突的问题,提出了3种新的线性组合方法.该方法构造了在t向相对方向相冲突情形下Gn连续的过渡曲面.应用该方法在过渡切触线邻近基曲面的相对边界和基曲面上邻近切触线附近的区域曲率变化较大的情形下,构造了Gn连续的过渡曲面,解决了重新参数化局部基曲面间t向相对方向相冲突的问题.     

基于 NURBS 的多面体圆角过渡算法

多面体的圆角过渡是ＣＡＤ／ＣＡＭ中的一种重要操作。该文研究了多面体的边端点附近的情形，给出了直接计算边过渡曲面ＮＵＲＢＳ控制点的算法，避免了复杂的求交、分类和裁剪；分析了任意三边构成的角点的过渡曲面形状，给出了各种情形下角点过渡曲面的非均匀有理Ｂ样条（ＮＵＲＢＳ）表示的生成算法；针对产品造型中常见的情形给出了快速算法。文中算法生成的过渡曲面都是ＮＵＲＢＳ曲面，它们与其基曲面间以及沿边过渡曲面与角过渡曲面的公共边界均满足Ｇ１连续。     

用有理Bezier曲面生成G^1过渡曲面

描述了用有理Ｂｅｚｉｅｒ曲面生成过渡曲面的方法，提出一个实用的充分条件，推导出沿两相邻有理Ｂｅｚｉｅｒ曲面片Ｇ＾１连续的显式顶点关系式，讨论了等阶曲面拼接，并给出本算法的实验结果。     

三角域上保正有理插值曲面的构造

对三角域上C^1连续的有理样条曲面保正插值的问题进行了研究．应用三角剖分上的有理样条插值曲面重心坐标下的等价形式,由Bezier曲面保正的充分条件得到了有理样条函数系数的约束条件,从而保证了有理样条函数的非负性,该方法是一种局部调整的方法．数值实验表明该算法是可行并且有效的．     

保持C2连续的一类弧长参数化方法

讨论C^2参数曲线的弧长参数化，在弧长区间选择性地取若干插值节点，利用原参数曲线的C^2连续性质，构造一类局部性Hermite插值三次样条、反插值参数曲线的弧长函数，从而导致的近似弧长参数方程几何上完全描述原参数曲线，且自然地保持C^2连续，近似弧长骑数化曲线对于精确弧长参数曲线具有实际应用所期望的逼近性质。     

考虑多性能指标的配料优化模型及求解算法

为有效实现有色冶金配料过程的优化计算,提出一种综合考虑产品质量、成本、库存等多个性能指标的配料优化模型及满意求解算法。首先,考虑原料库存对配料过程的影响,将库存成本作为目标函数,库存量作为约束引入配料优化模型;然后,针对模型具有多个质量边界约束的特点,利用配料过程中质量约束边界的可调整性,引入满意优化理论中的"软约束"调整约束边界,以改善该优化问题求解的可行性;最后,采用以单变量编码的交叉变异来确定整体决策向量的小生境遗传算法进行寻优,并将提出的模型和算法应用于铜闪速熔炼配料过程中。研究结果表明:所提出的优化模型及求解算法克服了多维变量编码可能导致搜索空间剧增的缺陷,有效地提高了遗传算法的全局搜索能力和收敛速度;优化结果既能满足熔炼工艺要求,也能有效降低杂质含量和生产成本。     

基于形状约束的曲面重构及应用

针对三维数据点重构自由曲面的光顺问题,探讨了一种基于形状结束的曲面重构技术。该技术基于能量优化思想,以物理变形能模型为目标函数,通过引入控制曲面形状的几何约束,从而实现曲面的三维重构。该方法不仅有利于重构曲面与CAD／CAM系统的接口,而且有利于产现设计、制造、检测一体化。     

基于目标规划的露天矿多元素配矿优化

针对爆堆品位分布不均时,露天矿多元素多卸矿点配矿而造成配矿时间长、配矿结果粗略等问题,提出了基于目标规划的露天矿自动化配矿优化方法.将爆堆离散化为若干规则单元块,采用地质统计学方法,以岩粉取样数据为基础,实现对爆堆品位的精细化预测;考虑元素配矿优先级的同时,以品位偏差最小为目标函数,建立基于目标规划的露天矿配矿优化模型;用C++语言编程并调用LPSlove求解器求解,输出露天矿配矿优化方案并自动圈定爆堆采掘范围.该方法应用于内蒙古某大型多金属露天矿,配矿解算快速,其配矿结果在品位指标允许的误差范围之内,极大提高了配矿效率.     

频带约束下刚架结构优化问题可行域研究

研究频带约束下刚架结构轻量化设计问题的可行域基本性质.刚架结构中梁的断面积取为设计变量,采用欧拉-伯努利梁的动力刚度法及W-W算法精确求解结构的固有频率值.利用W-W算法的特征值计数原理,研究了前述优化问题的可行域的形状和联通性,发现可行域呈现复杂的形状,由多块非联通子域组成,并且部分可行域子域可以是低维的.还以三杆梁的尺寸优化和拓扑优化为例,给出了可行域的具体形状,展示了这一优化问题的可行域具有"强奇异性".可行域的这一特点给基于梯度类的优化算法带来了极大的困难,需要采用其他手段处理,也使这类问题有望用于测试各类优化软件算法.     

考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法

为进一步挖掘能源互联网多能源互补的潜力，提高能源系统的运行收益，降低运行成本，提出一种考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法。考虑多能源系统的约束条件，依据最小化住宅能量枢纽运行总成本构建住宅能量枢纽模型，以最大化工业能量枢纽运行总收益为目标构建工业能量的枢纽模型。根据上述两层模型的约束条件得到荷源协调优化运行中存在的问题，采用多目标加权寻优算法，设计多目标混合整数线性规划模型，实现荷源协调优化。仿真实验结果表明：所设计的考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法可促进可再生能源的消纳，降低多能源枢纽的运行成本，有效减少开销，提高能源系统的运行收益，为多能源枢纽的经济运行及荷源协调优化提供了新的技术途径。     

MIMO双向中继信道能量效率优化算法

研究了多输入多输出(multiple input multple output,MIMO)双向中继信道的能量效率优化问题。首先考虑无功率约束下的能量效率优化问题,采用嵌套优化方法得到最优的功率分配。然后求解有功率约束时的能量效率优化问题,如果无功率约束时的最优解在最大功率约束内,则该最优解为有功率约束时的最优解;否则通过确定一部分节点的最优发射功率,减小剩下节点的发射功率的优化区间来求解该问题。仿真结果验证了所提优化算法的有效性。     

含储能装置的园区综合能源系统三级协同规划设计方法

研究综合能源系统的配置和优化策略对于保障区域用能平衡、降低系统投资成本、提高运行的经济性具有重要的意义和价值.提出了含储能装置的园区型综合能源系统的三级协同规划方法,首先将综合能源系统的设计过程划分为设备选型、容量配置与运行优化三个阶段;然后根据各阶段之间的递进和耦合关系,采用系统级的建模方法,对各类设备的选型与运行约束进行总结和提炼,并引入储能装置约束,从而形成了结构简洁、约束紧凑的综合能源系统规划模型.针对该模型中的非线性函数项,引入了辅助变量和约束,将其等价转化为易于求解的混合整数线性规划问题.最后,分三种情形对某园区待建综合能源系统进行优化配置.算例测试结果验证了所提模型和方法的有效性.     

基于主成分分析的高炉喷吹煤优化配煤模型

针对中国钢铁企业高炉喷煤的简单混煤现状,且传统的实验室优化配煤研究工作存在量大而繁琐、评价煤粉的性能指标众多等问题,提出了一种新的高炉喷吹煤粉优化配煤模型,即利用实验室测定高炉喷吹煤粉的主要性能指标,然后通过主成分分析对煤粉性能指标进行降维处理,得到的主成分指标P1、P2和P3结合煤粉工业分析和元素分析指标建立高炉喷煤优化配煤模型。该模型通过实验室配煤检验及高炉实际生产验证,效果显示良好。