配体外预应力钢束的曲线箱梁桥抗扭设计

为了抵抗曲线箱梁桥的扭转效应、改善结构的受力状态,在不增加预应力钢束数量的前提下,提出一种利用体外预应力钢束形成空间抗扭作用的方法.基于空间解析几何关系推导了体外预应力扭矩计算公式,以此建立了以最小扭矩为目标的体外预应力钢束的抗扭设计流程,并利用非线性规划方法给出钢束最优平面线形参数的数值解法.分析结果表明,与体内预应力钢束相比,通过合理的体外预应力钢束空间布置,能大幅降低扭矩峰值,抗扭效果明显,且不影响抗弯、抗剪能力;扭矩计算数值解与有限元分析结果吻合良好,能方便地用于实际设计.     

空气制冷循环最优性能解析

通过建立单级空气制冷循环的量纲为一的热力学模型,推导出对应最优性能系数的压比公式,以及最优压比下的循环性能参数解析表达式.在此基础上针对不同的运行工况和转动部件效率,对循环性能进行数值分析,发现:高低温热源温差的增大,最优压比升高,最优性能系数下降,单位制冷量升高.提高转动部件效率,最优压比小幅降低,最优性能系数大幅升高以及单位制冷量大幅下降.同比之下,膨胀机效率对系统最优性能的影响更大.这些都有助于实际空气制冷系统的优化设计.     

风力机叶片结构参数敏感性分析及优化设计

以某1.5 MW风力机叶片为实例,建立叶片有限元模型,并对叶片关键结构参数进行敏感性分析。结果表明,铺层角度对叶片结构特性影响最大,主梁帽宽度及铺层厚度的影响次之,主梁帽铺层位置以及腹板布置位置的影响最小。在敏感性分析的基础上,建立以叶片质量最轻为目标函数,以主梁帽宽度、铺层数、铺层位置以及腹板布置位置为设计变量,以叶片的强度、刚度与振动性能为约束条件的优化设计数学模型,采用遗传算法与有限元法相结合的方法对叶片结构进行优化设计研究。与原设计方案相比,优化设计方案的叶片质量减轻9.8%,结构应变分布更为合理,且不会发生共振,表明优化方法合理有效。     

GM(1,1)模型初始条件和初始点的优化

在对GM(1,1)模型的初始条件进行优化时,由于优化的目标函数为误差平方和最小,而模型的检验标准为平均相对误差最小,两个准则的不一致性导致优化效果不理想.本文以相对误差平方和最小为目标优化GM(1,1)模型,分别对初始条件和初始点进行优化,给出优化的计算公式,并证明在原始序列相对误差平方和最小的准则下,初始条件优化和初始点优化是统一的.实例表明运用优化公式与数值最优解计算得到的模型平均相对误差非常接近,且运用优化公式比数值解求解更方便.     

混沌优化Smith预估补偿器

一个控制系统的Smith预估补偿器参数如果选取不精确可能会导致控制器失效,针对这一问题,提出一种在线混沌优化Smith预估补偿器参数的方法.首先通过混沌映射对被控对象的阶跃响应曲线进行数学辨识得到其传递函数,然后依据辨识出的数学模型进行离线PID参数优化.当模型变化时,控制器可以自适应调节参数.此方法具有被控对象自动识别、系统针对性强、可以在线滚动优化等优点.分别以低阶和高阶数学模型为被控对象进行仿真,仿真结果表明,控制器具有较强的跟踪能力和鲁棒性.     

两流中间包流场的物理模拟与结构优化

研究了坝、堰的结构和安装位置对55 t两流板坯连铸中间包内流体流动状态的影响,结合RTD曲线计算出的平均停留时间,确定了优化的中间包结构。研究表明:坝、堰组合之后可以改变流体的流动状态,延长流体运动的轨迹,提高流体的平均停留时间,但流体经过坝、堰后都存在一定体积的死区。采用坝1、堰1组合方案的中间包结构最佳,该方案的平均停留时间最长为299 s,死区体积分数最小为31.0%。优化控流参数后,在坝、堰间距为290 mm,堰到长水口间距为383 mm时,流体在中间包内的平均停留时间最长为351 s,死区体积分数最小为19.0%,比不加坝、堰的方案平均停留时间增加了65 s,死区体积分数减小了15.0%。由Newton公式计算表明,此优化方案的中间包去除夹杂物的临界直径为17.5μm,在351 s内夹杂物均能上浮去除。     

空间绳牵引并联机器人多目标优化设计

以6自由度空间绳牵引并联机器人工作空间体积、最小索力和全局灵巧度为优化目标,在保证绳索张力范围的前提下建立了多目标优化的数学优化模型.采用神经网络-遗传算法求得优化的3组满意解,并采用灰色聚类法选择多目标优化时的权重系数.仿真结果表明该优化方法可以有效地实现结构的优化,为同类绳牵引并联机器人的设计提供了有益的参考.     

硅压力传感器基座受力变形时的输出性能

为分析硅压力传感器基座受力变形对传感器输出性能的影响,首先利用弹性力学理论和板壳理论分析推导了压力传感器方形膜片应力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;再利用ANSYS进行分析模拟,探究了传感器基座结构变形对应变膜应力差的影响;然后针对减小基座受力变形对芯片受力的影响,对基座结构进行适当优化,并对比仿真分析的结果;最后通过实验测得优化前后的传感器输出数据.结果表明,传感器基座结构优化后,传感器硅芯片中心最大变形量从2.172μm降低到1.819μm,输出误差从0.95%下降到0.60%.     

求解旅行商问题的离散人工萤火虫算法

针对旅行商问题,提出了一种结合变邻域搜索算法思想的离散人工萤火虫算法.文中通过引入交换子和交换序的概念对人工萤火虫算法中的距离进行了重新定义;为了增加萤火虫群的多样性,避免算法过早陷入局部最优,采用了基于变邻域搜索算法的扰动机制.在多个旅行商问题上的测试结果表明,与文献中的算法相比,文中提出的离散人工萤火虫算法具有较好的求解性能.     

混合业务下基于能效准则的基站开/关选择策略

为提升无线系统的能效,针对用户随时间的潮汐变化特点,文中提出了一种通过基站开关切换提升系统能效的方法——基于能效准则的基站开/关选择策略,将用户业务分为恒定比特率业务和可变比特率业务,在满足恒定比特率业务的约束下最大化能源效率.文中采用改进的自适应遗传算法来求解此约束优化问题,即基站开关状态用二进制编码,通过设计的选择、交叉、变异实现迭代寻优.仿真结果表明:文中提出的改进遗传算法收敛速度快,能有效对抗染色体群体的早熟问题;在满足恒定比特率用户需求的前提下,文中策略可有效地提升无线系统的能效,其性能接近穷举算法.