支持向量机替代模型的遗传优化设计

针对实际工程中常见的性能函数不能显式表示的优化问题,提出一种基于支持向量机替代模型的遗传优化设计方法。利用试验设计选取合适的设计参数样本点,通过实验或数值仿真获得响应输出,结合遗传算法构建具有参数优化功能的支持向量机替代模型;将支持向量机模型作为目标性能函数,结合其他约束条件完成优化模型的建立,并应用遗传算法进行优化,形成一套准确、高效、适应性强的优化方法。以典型电子装备功分器的结构尺寸优化为例,采用均匀试验设计和高频电磁场仿真软件HFSS获取替代模型训练的学习样本,建立功分器模型的幅度比、相位差和驻波3个响应面目标函数,并对该多目标优化问题进行遗传寻优。     

基于近似模型的电动汽车前风窗玻璃除霜性能优化

建立某款电动汽车的除霜仿真三维模型。定义该车型除霜出风口的格栅偏转角度为设计变量,通过拉丁超立方设计选定30组试验样本点,目标函数为前风窗玻璃内表面的部分区域平均风速。拟合得到Kriging近似模型,利用多岛遗传算法对该近似模型进行优化设计。研究结果表明:优化后前挡风玻璃的视野A区和A'区的近壁面平均速度分布均匀,低速区减少,通过除霜瞬态模拟分析发现,该款车型的除霜性能得到提高,满足国标对汽车的除霜性能要求。     

某天然气发动机的性能分析与参数优化

与汽油机和柴油机相比,天然气发动机在动力性和经济性方面有较大的差距。为了改善天然气发动机的动力性和经济性,需要对发动机的参数进行分析以及优化。建立了某型天然气发动机的仿真模型,对发动机动力性和经济性进行了仿真计算。并利用发动机台架性能测试试验结果对仿真模型进行了校核,发现模型最大误差小于5%。在此基础上,分析了发动机部分参数对性能的影响;利用DOE(design of experiment)优化工具,对发动机的压缩比、进气歧管长度以及进气门最大升程凸轮角3个参数进行了联合优化。结果表明:优化后发动机转矩和功率最高提高了1. 3%,比油耗减少了1. 2%。     

基于换热成本比的R410A风冷式冷凝器优化

在对R410A空调用风冷式冷凝器进行实验研究的基础上,以换热量成本比为优化目标,分析了换热器结构参数变化对冷凝器性能的影响,进行了基于稳态分布参数模型的换热器仿真计算.通过比较,得出冷凝器换热量和传热系数随换热器的结构参数变化的情况,给出了冷凝器在一定运行条件下的单变量和多变量优化结果.研究表明,换热成本比随翅片厚度、翅片间距和管内径的减小而增大.     

Ng10二通插装阀结构形状及参数的试验研究

本文提出了测量Ng10二通插装阀静,动态性能的试验方法,测试了阀套开口形状、各种尾部结构的阀芯、阀芯行程、阀芯锥度、控制盖板阻尼孔尺寸等结构形状参数对插装阀静、动态性能的影响,并对试验结果进行了对比分析.在此基础上.确定了本文述及条件下的最佳结构形状和参数.     

压电陶瓷驱动高频喷射阀的结构设计

为了提高喷气织机的引纬性能，降低能耗，课题组设计了一种基于压电陶瓷驱动的高频喷射阀。首先对喷射阀的核心部件压电弯曲片的刚度性能做了仿真分析和理论验证；然后对压电陶瓷驱动型高频喷射阀进行FLUENT模拟仿真；最后利用MATLAB软件对压电驱动系统进行动态仿真，确认了合理的工作间隙，进而对喷射阀的结构进行了优化。模拟得到最佳工作参数：喷射阀进气口直径为4 mm，压电喷射阀的工作间隙为1.5 mm。设计的这种喷射阀响应时间相比传统电磁式喷射阀缩短了60%，大大降低了气能损耗。     

基于响应面法的螺纹接头快速连接器分瓣内螺纹片优化设计

螺纹接头快速连接器在工作过程中，分瓣内螺纹片结构的变形会使O形圈密封端面间隙增大，降低连接器的密封性能。课题组提出了以减小分瓣内螺纹片的最大变形量和等效应力的同时最小化结构质量为优化目标的结构优化设计方法，通过拉丁超立方试验设计方法选取试验设计点，建立分瓣内螺纹片设计变量与质量、最大变形量和最大应力的二阶响应面模型；采用多目标遗传算法优化求解出Pareto最优解集，并通过设计变量灵敏度分析对最优解进行修约。结果表明：当结构质量仅增加6.16%时，结构最大变形量减小了35.75%，最大应力减小了29.7%。该设计方法以结构质量的微幅增大实现了最大变形量与应力的大幅减小，优化效果显著。     

某SUV行李架的降阻降噪协同优化

以安装行李架后的某款SUV汽车模型为研究对象,基于协同优化算法,寻找最优的低阻低噪方案。先将降阻和降噪作为单独的2个子学科进行研究,分别寻找出影响气动阻力和气动噪声的关键因素,利用网格变形技术对行李架造型的关键部位进行参数化建立模型。然后通过CFD数值仿真模拟软件对选取的样本点进行计算,同时建立可靠的Kriging响应面模型。最后基于2个子学科的近似模型,构建协同优化模型寻找最优的低阻低噪方案并进行仿真验证分析。研究结果表明:相较于原始汽车模型,单目标优化后的整车模型阻力与噪声分别降低了1.97%和17.99%;协同优化后的整车模型阻力与噪声分别降低了1.60%和14.92%,优化结果与仿真结果的误差分别为0.17%和3.67%,均在工程实际应用可接受误差范围内。     

一种抗蛇行减振器控制系统在高速动车组中的仿真应用

为协调车辆横向稳定性与曲线通过性之间的矛盾,提出一种抗蛇行减振器的控制系统,并采用ADAMS Matlab联合仿真的方法在高速动车组中进行了仿真应用。该控制系统以车体两侧高度差为控制变量,该变量可由空气弹簧高度调节阀和压差阀直接提供,不需要额外的传感器。抗蛇行减振器的控制系统可实现对曲线轨道和直线轨道两种情况之间抗蛇行减振器阻尼系数大小的调节。仿真结果表明：抗蛇行半主动控制在不影响动车组横向稳定性的同时,可大大提高车辆曲线通过时的安全性能。     

某客车动力总成悬置系统优化设计

根据某款6902型客车悬置系统测量的各项参数,建立动力总成悬置系统6自由度的动力学模型。运用能量解耦法及NAGA-II优化算法,先基于正交试验方法对动力总成悬置系统刚度参数进行灵敏度分析,然后以动力总成悬置系统的6个方向耦合度为设计目标、6个悬置元件的三向主刚度参数为设计变量,对动力总成悬置系统进行优化设计。结果表明:经过优化后的悬置系统有效地提高了各向解耦率,实现了固有频率的合理配置,改善了悬置系统的隔振性能,提高了汽车乘坐舒适性。     

脱硫除尘用风机流场模拟及其结构优化研究

对某脱硫除尘用离心风机进行流场模拟和结构优化研究,设计了风机叶轮结构,建立脱硫除尘风机的流道模型,通过FLUENT软件对脱硫除尘离心风机流场进行数值模拟.按照L9(34)正交表,选取叶轮进口直径、叶轮直径、叶片进口角、叶片出口角参数作为设计因素,设计了9组方案,通过正交试验分析了4种几何参数对风机性能的影响,得出叶轮出口角是影响效率和噪音的主要因素,并提出优化设计方案.以风机效率最大为第一目标函数,风机噪音最低为第二目标函数,以D1,D2,βb1,βb2,Z为设计变量加以约束条件,用遗传算法对风机噪音和效率进行多目标优化,获得了最优叶轮结构参数组合,优化后的脱硫除尘风机效率高于原风机,且噪音得到有效控制.     

湿式DCT主油路压力控制系统建模及响应特性影响因素分析

为探明湿式DCT主油路压力控制系统结构参数对系统压力响应特性的影响,提出了最大主油压、压力超调量、最小主油压、线性度4个评价指标,建立了基于AMEsim的湿式DCT主油路压力控制系统仿真模型,利用自主研发的湿式DCT液压阀体性能试验台验证模型正确性。运用所建模型仿真分析了优先阀口角度、优先阀口重叠度、次开阀口重叠量等结构参数对主油路压力控制系统响应特性的影响规律。结果表明:优先阀口角度对压力响应特性影响较小,仅在连续调压初始阶段和大流量调压阶段有微小差异;减小优先阀口重叠量可减小压力超调量,且可保证良好的线性特征、易于控制,优先阀口应设计为负重叠量;增大优先阀口重叠量可减小最小主油压,改善线性度。     

汽车吸能盒诱导槽结构多目标优化设计

吸能盒作为防撞系统的主要吸能组件,能在短时间内吸收大部分的能量,从而保护驾驶员和乘客的生命安全。为了研究诱导槽的布置位置以及诱导槽深度等参数对吸能盒能量吸收性能的影响,分别建立了无诱导槽以及具有均布诱导槽的两种吸能盒模型。以吸能盒的压缩位移和峰值碰撞力为优化目标,以诱导槽的深度和槽间距为设计变量,采用最优拉丁超立方试验设计选取样本点,用二阶多项式响应面模型构建其近似代理模型,选用存档微遗传算法对吸能盒诱导槽的参数进行多目标优化设计。优化结果表明:在满足吸能盒各设计要求的前提下,优化后吸能盒的能量吸收性能得到了进一步的提升,从而为汽车吸能盒的设计提供一定的理论基础。     

基于响应面法的单线切割机刀架优化设计

建立了单线切割机刀架的参数化模型,分析了刀架的变形和应力分布,以重要尺寸为设计变量,质量、最大变形量、等效应力为目标变量,建立多目标优化数学模型,采用基于响应面法的多目标遗传算法对刀架进行优化设计和灵敏度分析,进一步对尺寸优化后的刀架进行拓扑优化分析,减轻了刀架重量,具有工程应用价值.     

一体化铸铝防撞梁的多目标可靠性优化设计

为了提高一体化铸铝防撞梁的耐撞性,建立了防撞梁的正碰仿真模型,基于最优超拉丁方试验设计搭建响应面模型来近似模拟碰撞过程。以防撞梁的厚度为设计变量,采用非支配解排序遗传算法对防撞梁的峰值碰撞力、最大纵向位移、比吸能和质量进行确定性优化设计,并择优选取一个解作为确定性优化解。在此基础上,考虑到材料以及加工制造等不确定性因素,对确定性优化解的质量水平进行分析和优化。结果表明：比吸能提高了13.44%,质量减轻了20.57%,最大纵向位移的质量水平和可靠度分别由0.63σ和47.43%提高到了6.06σ和99.99%,峰值碰撞力的质量水平和可靠度分别由1.12σ和74.00%提高到了6.02σ和100.00%,多目标可靠性优化方法在满足设计要求的同时可以提高优化效率和安全性。     

插齿机主传动机构的运动学仿真与优化设计

应用虚拟样机技术和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了两种插齿机（瓦特型六杆机构）主传动机构的模型，对两者进行了运动学仿真，以插齿刀在工作区间速度平稳性为目标，分别对两个模型进行了优化设计，阐明了ADAMS对插齿机主传动机构进行运动学仿真及优化的优点，并分析和比较了两种模型的性能特点．     

3-状态串并联设备网络单目标-单约束可靠性优化蚁群算法

3-状态设备网络系统单目标-单约束可靠性优化问题是NP-难问题,本文研究这类优化模型的快速算法。在对已有3-状态设备网络系统可靠性优化模型进行分类的基础上,以蚁群算法为工具,给出了一个求解3-状态设备网络单目标-单约束串并联网络系统可靠性优化问题最优解的蚁群算法框架。合理选择算法参数,进行计算机仿真。模拟仿真结果表明,在随机运行一定次数算法后,算法都能够有效的给出模型的近似最优解。合理选择算法参数,蚁群算法能够成为有效求解3-状态设备网络可靠性优化问题的有力工具。     

考虑多工况刚度和模态灵敏度的全地形车车架轻量化设计

针对某全地形车质量偏大的缺陷,提出一种基于刚度和模态灵敏度的全地形车车架轻量化方法。构建全地形车车架有限元模型并验证仿真模型的精准性;分析车架的弯曲和扭转刚度以及3种典型工况下的强度;采用相对灵敏度方法筛选设计变量,基于弯曲和扭转刚度的仿真分析,以质量最小为目标,1阶模态频率、扭转刚度和弯曲刚度为约束条件,对全地形车车架结构进行轻量化优化;将优化模型与基准模型进行综合对比,采用3种典型工况进行验证。结果表明：在弯曲刚度和扭转刚度分别提高4.9%和9.5%的条件下,车架总质量减少17.39 kg,降幅为7.5%。优化后的车架在水平弯曲、极限扭转和紧急制动3种典型工况下的应力分别降低15.0%、2.6%和8.8%。     

基于热特性分析的复合平行流换热器设计开发

文章介绍了采用高效紧凑的平行流结构对汽车空调冷凝器与发动机机油冷却器进行结构性能匹配和优化的设计方法。根据需求规划复合换热器基本结构,建立复合换热器的热力模型,通过热交换试验和计算机流体动力学仿真获取热力学参数,调整元件结构参数,优化热交换性能。提出的平行流换热器热性能仿真和结构设计过程能快速响应用户需求,研究表明该复合型换热器能满足使用要求。     

二级复合抛物面聚光器(CPC)性能仿真及光伏发电实验研究

构造出一个由2个复合抛物面聚光器(CPC)叠置组成的二级复合抛物面聚光器(CPC),为改善二级抛物面聚光器(CPC)的整体性能,对影响聚光器性能的3个关键参数,采用正交试验设计、方差分析和水平搭配的方法进行分析,并确定了二级CPC的优化结构形状。运用PRO-E建立二级CPC三维模型,并导入Tracepro软件进行性能仿真分析。用氙灯作为模拟太阳光源,对一组二级CPC模型装置进行了实验测试,仿真和实验的结果表明:二级CPC的结构形状为12°/35°~22°时,聚光器有效聚光比约为2.5,有效接收角为25°左右;由该聚光器构成的聚光光伏发电系统和太阳能非聚光光伏发电系统相比,功率积分值在夏至日提升了246%,春秋分提升了252%,冬至日提升了400%。