一种桁架结构全局拓扑优化方法

对于应力约束下的桁架拓扑优化存在的奇异最优解问题,结合子集模拟分层技术提出一种可以有效求得奇异最优解的新桁架结构全局拓扑优化方法.通过样本点的合理性判断和Metropolis-Hasting准则,确保了拓扑解的合理性和全局性.算例表明本文提出的方法在处理奇异最优解问题时,可以快速把搜索区域降到退化的低维可行子区域内并以足够的精度收敛于全局最优解.     

多电平变换器拓扑结构与控制方法研究

由于多电平变换器的强大优势,其在高压大功率场合的应用研究已经成为热点。首先介绍了多电平变换器三类基本拓扑结构,分析和比较了各种拓扑结构的优缺点,同时介绍了在原有的拓扑上又派生出一系列改进拓扑。其次详尽地介绍了目前多电平变换器中的各种控制策略,通过分析和比较得出各种控制方法的特点。最后预测了多电平变换技术的发展前景。     

供水管网抗震拓扑优化算法研究

针对供水管网抗震拓扑优化问题,引入管线单元投资重要度的概念评价管网中管线对管网抗震的贡献.在此基础上,将遗传算法、遗传-模拟退火算法、蚁群算法和微粒群算法等现代组合优化算法应用于供水管网抗震拓扑优化中.通过算例对上述算法的优劣进行了对比分析.结果表明：遗传-模拟退火算法表现最好,遗传算法和微粒群算法次之,而蚁群算法的搜索性能较差.     

一种针对不确定性结构的区间鲁棒性优化方法

本文提出一种针对不确定性结构的区间鲁棒性优化方法.首先,采用区间模型度量目标函数和约束函数中的不确定变量和参数.然后引入鲁棒性评价因子来度量目标函数的鲁棒性,并采用区间可能度方法(RPDI)处理不确定约束,进而建立区间鲁棒性优化模型.针对区间鲁棒性优化求解效率较低的问题,提出一种高效的优化方法,该方法将双层嵌套优化问题解耦为区间分析和确定性优化方法序列求解的问题.在每一迭代步,根据在当前设计点下的区间分析结果构建一个等效确定性优化问题,然后通过求解该问题更新设计点.此外,本文还提出一种迭代机制,来提高整个优化过程的收敛速度.最后,给出了三个数值算例和一个工程算例验证本文方法的有效性.     

基于交通流特征的可变信息板布局优化方法

为了引导交通流的合理分布并确定城市路网中可变信息板的布局方案,本文提出了一种基于路段交通流特征信息量评估的可变信息板布局优化方法。利用图论对城市路网进行描述,建立了基于信息熵的路段交通流特征信息量评估模型。并结合实际路网的拓扑结构特性,设计了可变信息板布局方案的初步生成方法。12节点的网络实例验证显示:该布局方法是有效的,且便于交通管理者所理解。同时,提出的交通流特征提取方法具有较强的应用性,可为道路规划与安全评估提供基础信息。     

孪生数据与特征增强融合驱动的装备小样本诊断方法

近年来,得益于新一代信息技术的快速发展,智能故障诊断技术在航空航天、海洋工程、汽车工业等领域得到了广泛的关注与应用.然而,一方面,智能故障诊断模型在实际应用部署时,面临着故障样本不足的难题,导致所构建的模型诊断可靠性较低;另一方面,现有面向小样本问题的智能诊断方法往往需要相关性较强的实测数据作为支撑,这极大限制了该方法的实用性.基于此,本文提出了一种孪生数据与特征增强融合驱动的机械装备小样本故障诊断方法.首先,构建机械装备的虚拟模型,并结合装备的运行机理知识和健康状态的实测数据对模型进行优化修正,以获取高保真模型,进而基于该模型获取高质量的孪生故障数据;其次,以孪生故障数据为输入,利用生成对抗网络进行装备孪生故障数据的特征增强,并将增强后的数据用于卷积神经网络模型的训练,从而实现装备的智能故障诊断;最后,以某汽车用变速器为研究对象,验证所提方法的可行性.该方法丰富了新一代工业人工智能与大数据分析理论,为现代装备的小样本智能故障诊断提供了一种新的解决思路.     

基于Lingo的离散型桁架结构全局拓扑优化设计

利用Lingo对离散型桁架结构进行拓扑优化设计。首先,对Lingo软件包做了简介。然后,在不同的荷载工况下同时考虑应力、稳定与位移等约束条件,建立了优化数学模型。给出了结构内力重分析的方法,运用该重分析技术,使拓扑优化计算工作量减少。最后,为了确保模型和方法的可行性,给出了一个具有应力和位移约束的桁架结构拓扑优化的算例,算倒表明,运用Lingo解决桁架全局拓扑优化问题是一种有效的方法。     

基于证据理论的结构非概率可靠性拓扑优化设计

考虑数据信息较少以及认知水平有限情况下的不确定性对于结构拓扑优化具有重要意义.本文引入证据理论处理不精确的数据信息,采用证据理论的不确定测度克服精确概率约束模型建立的困难,并结合拓扑优化策略,形成了基于证据理论的可靠性拓扑优化设计模型.为了提高不确定测度的计算效率,提出了仿生智能优化算法和不精确极值思想相结合的改进优化算法来降低焦元数目和极限状态函数极值求解所导致的计算量.通过两个桁架算例对所提方法进行验证,结果表明,确定性优化结果可能是不确定情况下的失效解,虽然基于证据理论的最优设计在重量和拓扑形式上相对于确定性优化结果偏保守,但具备抵抗不确定波动的能力.     

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.     

压电驱动的载荷比拟方法

随着压电材料与结构大量进入航空航天结构控制领域,针对大型复杂结构的压电驱动计算与优化对计算方法提出更高的要求．本文提出并验证了压电驱动载荷比拟方法．使用该方法可以大大降低有限元模型规模,避免多压电铺层面内电压定义困难、简化材料参数在材料主向与单元主向之间的复杂转换,特别适合于结构强度工程人员进行压电驱动的振动与形状控制设计．     

扩压叶栅中拓扑与漩涡结构的研究

为进一步揭示扩压叶栅中旋涡的结构型式,以理解旋涡对损失的作用机理,主要使用拓扑分析和数值计算的方法,讨论叶片通道中马蹄涡、通道涡、角涡等二次流旋涡的生成、演绎与发展．提出了低能流体区与外部流动区分界面的概念,分析表明通道涡、马蹄涡和角涡都位于分界面内部（低能流体区）,而集中脱落涡位于分界面外部（外部流动区）．在损失分析方面,采用了流动耗散函数而非熵增来表征损失的大小．结果表明,涡运动与损失的产生存在直接联系,即旋涡的中心附近都是局部损失核心;流道中损失最严重的区域是位于分界面附近而不是位于低能区里．     

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.     

基于棋盘型高拓扑热沉结构不同喷嘴射流分布结构的数值研究

电子或电力电子芯片的高密度热流换热问题是制约芯片技术的核心问题之一.本文针对棋盘型喷嘴射流/歧管/微针翅复合结构拓扑形态设计和几何构造参数影响关系进行数值模拟研究.建立喷嘴阵列在正方形、正六边形和菱形三种拓扑结构下换热单元的计算模型,分析各拓扑结构不同参数尺度的流动换热性能.计算结果表明,当射流孔和微针翅的直径分别为5...     

基于PCE代理模型和贝叶斯优化的结构参数快速反演方法

为保证工程结构的安全,根据实测资料进行反演分析,获取真实环境下的材料参数值具有重要价值.而现有的参数反演方法普遍存在计算效率与精度不可兼得的问题.本文利用小样本构建基于混沌多项式展开(polynomial chaos expansions, PCE)的高精度代理模型,并采用贝叶斯优化进行参数反演.新方法基于大型结构响应随机量化方法,充分利用复杂因素影响下结构响应随机特性,并依据贝叶斯后验更新方法,仅需要少量正向计算样本,便可高效、精确地进行大型结构的参数反演.某混凝土拱坝材料参数的反演算例表明,与基于贝叶斯优化算法直接进行迭代优化反演方法和基于Kriging代理模型的反演方法相比,本文所构建的方法具有优异的计算效率,适合于大型复杂结构问题的快速反演,为实际工程中在线反演和实时预测提供了新的发展维度.     

太阳能驱动热电子-热辐射耦合器件的优化性能

基于真空热电子和热辐射器件模型,构建一类太阳能驱动热电子-热辐射耦合器件的理论模型.应用有限时间热力学、热电子发射和普朗克辐射理论,导出耦合器件的热平衡方程和能量转换效率表达式.首先,讨论热电子器件短路、热辐射器件开路、两子器件串联时的热学和电学性能,分析系统在最大效率时的参数特性.其次,确定两子器件独立运行时的系统最...     

多工况拓扑优化问题的一种新解法——导重法

将导重法引入两类多工况拓扑优化问题的求解.首先介绍了导重法及其拉格朗日乘子的求法,并用对偶方法对多约束优化问题的拉格朗日乘子求法进行了改进;然后推导了用导重法求解最小柔度拓扑问题和最小质量拓扑优化问题的迭代公式并计算了相应的算例.算例计算结果表明,采用导重法求解多工况拓扑优化问题具有迭代公式简单、收敛速度快、求解效果好的优点.通过与Ansys中采用的SCP方法的计算结果进行比较可以看出,导重法是求解拓扑优化问题的一个行之有效的方法,它为拓扑优化问题的求解提供了一条新的途径.     

欠驱动三连杆机器人的混杂控制方法

针对第二关节为被动关节的欠驱动三连杆机器人,提出一种混杂控制方法．欠驱动三连杆机器人的运动空间分为3个阶段：退化阶段、摇起阶段和平衡阶段．首先,在退化阶段,对第三关节构造Lyapunov函数,并针对此函数设计控制律使其连杆相对于前一连杆自然伸展,使系统退化为类Pendubot机器人;同时基于能量不断增加的思想设计第一关节控制律,以节省后阶段的能量控制时间．其次,在摇起阶段,保持第三关节控制律形式不变;通过仅控制系统能量和同时控制系统能量、角速度两种方法设计第一关节控制律,使系统进入平衡区．最后,对退化后的系统采用线性控制将其稳定在竖直向上不稳定平衡点上．数值仿真结果表明文中所提方法具有控制时间短,所需力矩小等优点．     

特征建模与挠性结构的控制

对一种新的建模理论棗特征建模进行了全面的论证,对一般线性定常高阶系统可用二阶时变差分方程形式描述的特征建模方法进行了详细推导,介绍了在挠性结构控制中的应用,尤其是以Hubble望远镜为例介绍了特征建模与自适应控制方法的应用情况.     

一种实用的互联网络拓扑结构RP（κ）及路由算法

提出了一种基于Petersen图的互联网络RP（κ）。研究了该互联网络的性质，它具有良好的连接度、短的直径和简单的拓扑结构。在节点小于300的情况下，RP（κ）的直径低于Torus的直径，其最优分组的距离小于Torus最优分组的距离，特别是当分组节点数m满足6≤m≤100时，RP（κ）最优分组的距离近似等于Torus最优分组距离的一半。基于Petersen图结构，设计了点点通信、置换路由、广播路由和多对多路由算法，它们的通信效率分别为[k/2] 2,k 5,[k/2] 2和k 5。     

工业互联网驱动的流程工业智能优化制造新模式研究展望

本文首先综述了各国工业互联网的发展愿景和流程工业运行现状,给出流程工业智能优化制造的内涵,并分析了工业互联网驱动的流程工业智能优化制造的机遇与挑战;结合工业互联网作为实现智能制造纵向集成、端到端集成和横向集成的基础设施,探讨了工业互联网驱动的流程工业智能优化制造新模式:(1)工业互联网驱动的流程制造企业智能优化制造模式...