基于AGENT架构的结构静动态协同优化方法研究

提出一种机械系统静动态协同优化模式以及本体投影关系. 在此基础上构造了一种基于AGENT架构的结构静动态协同优化设计系统. 该系统由2个AGENT群体构成: 优化AGENT群体和有限元分析AGENT群体. 其中优化AGENT群体由系统优化、子模型优化和优化管理组成. 3类AGENT构成星形结构. 有限元AGENT群体采用分布协同的双层结构. 详述了有限元AGENT群体的结构及其协同工作的过程. 最后以液压挖掘机工作装置的结构为例, 用一个原型系统对这一架构在原理上的可行性进行了初步的验证.     

事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法

物联网无缝集成了用户域、信息空间域和物理空间域,实现了＂人—机—物＂的动态协同,其应用常常涉及到跨业务域甚至跨组织的用户、业务流程和物理实体的实时动态交互.因此,物联网服务系统往往需要集成多个分布式的企业应用系统从而形成一个大规模复杂服务系统来实时协作完成一定的业务目标.目前,大多数已有研究工作主要集中于解决不同实体和应用系统间在动态交互环境下的互联和互操作问题.然而,如何在信息的提供方和消费者之间按需的分发感知信息、并基于物理世界所发生的变化动态的实时协同相关的企业服务或者业务流程做出快速反应尚没有系统深入地研究.为此,本文结合事件驱动架构和面向服务架构的设计思想,提出了一种事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法,该方法能够便捷地支持感知信息的按需分发和聚合,并实现事件驱动的跨业务域甚至跨组织的服务动态协同.这种实现了＂时间、空间和控制＂解耦的服务提供方法极大地增强了物联网服务系统的灵活性和敏捷性,允许系统及时地对物理世界的动态变化做出快速响应.最后,通过实际部署的区域集中供热监控及热计量物联网应用进行了验证.     

静动态力学条件下多孔金属的材料/结构多级优化设计研究

将微结构胞元内部构型设计、胞元排布设计和宏、细观跨尺度计算相结合,建立了基于同一微结构的材料/结构多目标拓扑优化的静动力学设计模型.分别给出了材料设计、结构设计和材料/结构一体化设计的灵敏度有限元列式,在此基础上以简支梁和悬臂梁为例进行了数值计算.结合多孔金属材料具有功能性特点,基于数值算例的结果,在结构承载方面讨论了多孔金属材料/结构静动力学优化设计中的材料设计、结构设计和一体化设计的异同和各自的适用范围.指出材料设计侧重于功能性,结构设计侧重于结构效率,而材料/结构一体化设计由于兼顾了功能性和结构效率特点,较好地实现了集成化设计;为多孔金属设计选取合适的设计方式提供依据.     

“流”、流程网络与耗散结构——关于流程制造型制造流程物理系统的认识

对于实施流程制造业工厂的智能化而言,深入认识其物理系统的本构特征和动态运行的物理本质与机理并使之优化,是一个重要方面.流程型制造流程是一种复杂的工程系统,是由若干相关的但又异质、异构的自复制制造(工艺)单元组成的,且自复制制造(工艺)单元之间是在一定的运行规则约束下联网运行的.流程制造业制造流程动态运行过程的物理本质可以表述为:物质流在能量流的驱动和作用下,按照设定的"程序",沿着特定的"流程网络"作动态-有序的运行,本质上是一类在耗散结构中动态运行的耗散过程,并要求实现多目标优化.作为制造流程动态运行框架的耗散结构的工程化模型是由三类不同形式的结构化机制经过综合集成而构建出来的,即具有不同过程之间多尺度嵌套性的层次结构和上下游工序/装置间衔接-匹配的链接结构以及整体协同的网络结构.流程型制造流程物理系统优化的核心思想是要设计、构建一个优化了的耗散结构实体,要特别重视理清流程型制造流程的顶层概念架构(耗散结构和耗散过程),确立制造流程运行的本质观念以及物质流网络、能量流网络、信息流网络("三网")融合的概念,这对推动流程制造业的智能化具有科学导向性的意义.     

协同优化方法与并行子空间方法的评估与比较

多学科优化设计技术是航空航天领域内近年来发展起来的一种新的总体优化设计技术,致力于解决复杂系统的耦合设计问题,以获得系统的整体最优.协同优化方法和并行子空间方法是多学科优化设计技术中的2种主要方法,本文从计算效率、计算精度、学科自治、工程实用性等方面,结合3个实例,对2种方法进行深入的分析与评估.分析结果表明：并行子空间方法在计算效率、学科自治以及工程实用性方面比协同优化方法略胜一筹.     

无人机群协同跟踪地面多目标导引方法研究

多机协同目标跟踪是无人机系统的典型任务之一.由于军事任务的集群性,在实际中常需要跟踪多个不同的目标.如何使用尽量少的无人机对多个目标实施有效跟踪,以提高系统鲁棒性和定位精度,是一个重要的研究课题.本文针对复杂环境下无人机群协同跟踪地面多目标过程中的关键问题进行研究,设计了复杂环境下无人机群协同跟踪多目标系统架构,提出了考虑遮蔽区域机群跟踪多目标动态分组算法、自适应多模型无迹卡尔曼粒子滤波融合算法和障碍条件下机群协同目标跟踪运动快速导引方法.通过仿真试验和飞行试验,验证了本文方法的有效性.最后,对该领域的下一步研究方向进行了展望.     

基于下肢保护的保险杠结构参数多目标优化

参考国家标准，建立了下肢冲击器对汽车试验的有限元和多刚体模型，验证了两种模型仿真结果的一致性。在下肢冲击器对汽车试验的多刚体仿真模型中，选取保险杠结构参数作为设计变量，以膝部弯曲角度、膝部剪切位移、小腿上端加速度三个损伤指标值最小为优化目标，利用基于pareto最优的多目标遗传算法进行了优化设计，并对保险杠结构参数进行了灵敏度分析。仿真结果表明，保险杠离地高度对下肢损伤影响最大，由优化所得到的该组结构参数对下肢有较好的保护效果。     

输电系统动态安全风险评估与优化

提出一种基于实用动态安全域的输电系统动态安全风险评估和优化模型.在动态安全风险评估模型中计及了综合安全控制措施的成本和节点注入功率不确定性的影响.应用实用动态安全域可以比较方便地计及暂态稳定约束和节点注入功率的不确定性.给出了确定和划分预想事故集合的方法,并以系统动态不安全风险最小为目标,针对给出的主导预想事故集建立了一种风险控制的最优化模型.通过对预防控制和紧急控制措施的优化以及预想控制集合的优化分解,得到了系统动态不安全风险的最优解.最后以New England 10机39节点系统为例验证了所提出的数学模型的有效性.     

弹性箔片空气动压轴承的完全气弹润滑解

弹性箔片空气动压轴承被广泛应用于各种透平机械中, 然而由于其结构的复杂性, 对于这类轴承的建模、静动态性能计算以及相应转子系统动力学分析等理论研究一直处在严重滞后于实验研究的被动局面. 通过引入柔性箔片的静、动变形以及联立求解气体润滑Reynolds方程和弹性箔片的静、动变形方程, 给出了弹性箔片空气动压轴承的完全气弹润滑耦合解, 完全气弹润滑解不仅适用于箔片轴承的静态性能分析, 同样也适用于动态刚度和阻尼的计算, 从而为弹性箔片空气动压轴承静、动态性能分析和相应转子系统动力学行为预测提供了系统的理论与分析方法.     

飞行器轨迹优化数值算法综述

作为计算飞行力学的重要组成部分之一,飞行器轨迹优化数值算法一直是飞行力学工作者研究的热点与难点,较全面地对各种方法进行综合研究的文献非常有限且近期未见公开发表.通过对百余篇的相关文献的研究,从计算飞行力学的应用角度出发,并结合近年来轨迹优化领域的研究进展,系统归纳分析了目前用于飞行器轨迹优化的数值算法.简单综述了常用轨迹优化方法的基本原理、特点及应用,介绍了近几年来出现的一些新方法,新理论;最后重点对众多飞行器协同轨迹优化与高超声速飞行器轨迹优化进行了综述.在本文的结论部分,提出了对飞行器轨迹优化数值算法的研究方向,即众多飞行器协同、多目标、全局、实时在线、高精度、能够考虑各种未知的随机干扰的轨迹优化     

基于ANSYS的二次优化方法的实例探究

基于有限元分析技术的优化设计是一种全新的优化技术，其中的有限元分析技术能够满足用户对零部件满应力分布的需要，结构优化技术能够为零部件的设计提供更合理的设计尺寸，用ANSYS软件对模型进行参数化建模、静力学分析、并在此基础上进行多参数同时优化的传统的优化设计方法，可以得到符合工程应力要求的结构模型、合理的结构形式和优化尺寸，实现了结构轻量化的目标，但是却并不一定是最节省材料的优化方法，使其在达到要求性能的条件下，最大限度地减少材料，为了更高效的节省材料，可以采用二次优化方法来解决这个问题。本文通过一个石油机械中马达座的优化例子来说明二次优化方法的优越性，它能有效提高建模速度，提高模型质量，对工程技术人员来说意义十分重大，结果表明，运用ANSYS进行优化设计问题的求解，可以很大程度上减少设计成本，使产品设计更为科学合理。     

基于负磁导率电磁材料的WPT效率提升研究

为提高无线电能传输(wireless power transfer, WPT)系统的传输效率,提出一种由六边形双层螺旋线圈阵列构成的蜂巢结构的负磁导率人工电磁材料(negative permeability metamaterials, NPM).通过对NPM基本单元的参数优化,将其负磁导率工作频率调节至6.78 MHz.仿真表明了该NPM的磁场再聚焦及增强特性,实验测得NPM在6.2～6.7 MHz频段处其磁导率为负.搭建了一个两线圈结构的WPT系统,验证了该NPM的传输效率提升性能及在WPT系统中的结构、位置特性.结果表明:两层结构的NPM在WPT系统的中间位置具有最优的效率提升效果,可将传输距离为30 cm的WPT系统的传输效率从1%提升到12.5%.     

多介质板式换热器试验研究与分析

对一种基于Alpha magnetic spectrometer（AMS）热系统研究与设计自主开发的能够实现多介质换热的新型板式换热器进行了试验研究与分析.该种新型换热器的换热板片由凸球面和凹球面构成不连续波纹,其换热性能优于BR1型人字形板式换热器,阻力特性明显优于目前常用的60°人字形板式换热器.本文分析了球面波纹强化传热的机理,认为球面波纹能够减小局部场协同角,提高了板间流场与温度场的协同程度.     

有色金属物性数据库面向服务的体系结构研究与设计

本文在分析目前流行的两层、三层网络数据库体系结构存在的问题的基础上,根据有色金属物性数据库的特点,提出一种基于SOA、多层、分布式体系结构应用开发模型.该模型着重解决以下几个方面的问题：利用软件开发新技术,提出了基于RIA的有色金属物性数据库客户端实现方式,吸取了＂胖客户端＂和＂度客户端＂的优点,解决了传统客户端部署或动态图形绘制等方面的问题 在模型中,增加了服务层,实现了系统服务的对外发布.解决了异构平台、跨系统的业务集成和重组 采用了服务器集群技术,动态的实现了负载均衡,优化了系统性能 改进了数据访问层,增加了O/R映射,屏蔽了下层数据库的细节信息,使系统能够架构在多种类型的数据库上,提高了系统的灵活性.     

解决非可微凸优化问题的次梯度反馈神经网络

发展了Leung等人所提出的解决非线性凸规划问题的动态反馈神经网络模型, 引入基于次梯度动态反馈神经网络模型解决非可微凸优化问题. 对于无约束非可微凸优化问题, 假定目标函数是强迫性的凸函数, 证明了由投影次梯度构造的反馈神经网络轨道从任意初值点出发都收敛于一个渐近稳定的平衡点, 该平衡点为原无约束问题的最优解. 对于约束非可微凸优化问题, 在目标函数是强迫性的凸函数, 约束函数也具有凸性的假定下, 依次造构能量函数序列和相应的基于次梯度的动态反馈子网络的模型, 建立了收敛定理并给出了停时条件. 最后, 设计了两种有效的算法并结合一些实例进行了仿真验证.     

基于频率控制的磁耦合共振式无线电力传输系统传输效率优化控制

针对于磁耦合共振式无线电力传输系统,为了抑制传输效率随传输距离的增加下降较快,通过研究系统传输效率的影响因子,本文提出了一种基于共振器频率控制的效率优化方法,并在此基础上用两种优化控制方案来实现系统传输效率的控制.仿真和实验结果表明：在同等负载下,这种优化方法在一定范围内能够有效地稳定系统传输效率,解决了系统传输效率受传输距离变化敏感的问题.     

基于MBSE的民用飞机安全关键系统设计

立足民用飞机/系统设计发展前沿,结合民用飞机设计通用规范,提出了一种采用基于模型的系统工程对飞机安全关键系统进行分析和设计的方法.在民用飞机/系统设计及安全性评估交互过程分析的基础上,考虑所设计系统的可用性、完整性,以飞机刹车系统为例,采用DOORS和Rhapsody完成飞机刹车系统设计的需求分析、功能分析和设计综合,建立系统用例模型、功能流程和可验证状态机模型.结合故障树分析,构建了保证功能可用、安全的系统架构.最后,设计了一种Sys ML和Simulink模型结合的协同仿真机制,开发面板图交互界面,对系统模型进行了仿真验证.     

基于虚拟领弹-从弹的集群分布式协同制导技术研究

本文讨论了多导弹集群分布式协同制导的问题并设计了一种基于虚拟领弹-从弹架构的制导律用于满足攻击时间约束的要求.该分布式协同制导律是一种由基础制导指令和攻击时间误差反馈项组成的复合制导律.对于仅考虑终端攻击时间约束的场景,基础制导律为传统的纯比例导引;若同时考虑终端落角和攻击时间约束,基础制导律为基于剩余飞行时间加权的最优落角约束制导律.通过理论分析,本文证明了所设计的分布式协同制导律能够使得所有导弹的攻击时间误差在目标命中时刻严格收敛于零.对于不考虑/考虑终端角度的场景进行仿真,验证了所提出制导律的有效性.     

一种动态的客户端负载均衡机制

互联网应用的并发用户数量不仅多变并且这种变化常常不可预测．将系统容量配置为固定值的惯用做法在面临多变的请求时常常会导致两种结果，一种是因为配置过低而弓l起用户的不满，另一种则因为配置过高而造成计算资源的浪费．而通过运用云架构按需提供、按使用收费的能力，系统具有了实时地按需配置计算资源的能力．然而静态的客户端负载均衡方法作为一种主要的负载均衡技术很难适应云架构条件下更加易变的集群结构．本文提出了一种动态的客户端负载均衡机制．通过引入分布式的集群视图更新、控制流等技术，该机制在保持客户端负载均衡机制分布式、可伸缩性强的基础上，又为集群节点的动态加入与退出和负载均衡策略的动态调整提供了有效的支持．同时，本文分析了该机制在一个开源JEE应用服务器PKUAS中的关键实现问题，并通过实验从多方面验证了该机制的有效性．     

基于网络的可信软件大规模协同开发与演化

随着网络时代的来临,软件的开发模式、运行环境和提供方式发生了巨大变化.互联网作为一种开放的协同工作环境,其中孕育的大规模协同创作机理对软件开发和应用产生了深刻影响.如何将其与工业化可信软件生产相结合以提高软件生产效率和质量,是网络时代软件技术面临的新课题.本文提出汇聚群体智慧的可信软件开发新方法——群体化方法,该方法的核心是"群体协同、资源分享、运行监控、可信分析",支持创新软件作品向可信软件产品转化,支持软件的可信演化.提出一种基于证据的可信软件概念模型,将软件在开发阶段、分享阶段和应用阶段的基础数据作为软件的可信证据,并据此建立了软件演化过程模型;提出一种支持可信软件协同开发与演化的服务模型,支持软件创作与生产深度协同的可信软件社会化生产、开放有序的可信软件资源分享,以及基于海量数据分析的软件可信评估.最后以"十一五"国家高技术研究发展计划重点项目"高可信软件生产工具及集成环境"为背景,阐述了面向群体化方法的关键技术、开发环境和应用实践.