混合离散变量的高维多目标灰色稳健优化设计

提出了一种基于混合离散变量灵敏度分析的高维多目标稳健性设计方法,建立了基于灵敏度分析产生附加目标函数的2种高维多目标稳健优化设计模型,应用灰色绝对关联度求解.该模型与方法能合理地处理优化设计中混合离散变量的取值问题,引入了混沌移民算子对基本遗传算法进行了改进,并开发了混合离散变量优化的灰色复合遗传算法程序GSCHGA.工程设计实例表明,该算法对优化设计问题无特殊要求,具有较好的普适性,而且程序运行可靠,全局收敛能力强.     

基于混合遗传算法的谐波齿轮传动优化设计

以谐波齿轮传动体积最小为优化设计目标,建立了混合离散变量优化设计数学模型。引入混沌移民算子,对基本遗传算法进行了改进,以维持群体的多样性,提高全局收敛能力。提出了一种设计变量的离散化处理方法,结合染色体编码的修正技术,在遗传算法中染色体按离散化后的设计变量进行离散搜索。开发了混合离散变量优化的改进遗传算法程序,给出了谐波齿轮传动的混合离散变量优化设计实例,所得优化设计参数符合设计规范,不需进一步处理就可直接用于制造。     

膨胀节波纹管优化设计

在对膨胀节波纹管结构分析的基础上,以单波补偿量最大、质量最小为优化目标,建立了膨胀节波纹管优化设计数学模型,采用以离散复合形法为基础的混合离散变量组合型优化方法求解数学模型,并运用二次曲线加速、贴边搜索、最终反射技术等辅助功能,提高系统的优化效能,获得了较好的优化效果。     

离心风机叶片三维反问题优化设计

基于三维反问题设计方法和CFD技术,结合试验设计方法、响应面方法和模拟退火优化算法,建立了离心风机叶片三维形状的优化设计方法。以叶轮效率为优化目标,以环量分布参数为优化设计变量,进行了离心风机叶片的优化设计,优化设计结果叶轮效率提高了2.2%。根据建立的优化设计变量和叶轮效率之间的响应面函数关系式,分析了不同环量分布参数及参数间交互效应对叶轮效率的影响,结果显示轮毂进口段环量分布对叶轮效率有较大影响;轮缘处的环量分布形式对叶轮效率影响更为显著。     

基于NSGA-Ⅱ算法的水轮机活动导叶多目标优化设计

建立了基于NSGA-Ⅱ算法的叶片多目标水力优化设计系统,该系统以叶片的形状参数为优化变量,以能量性能和空化性能为目标函数,将NSGA-Ⅱ遗传算法引入作为优化工具以实现叶片的多目标优化设计.对某电站水轮机模型活动导叶的水力性能进行了优化设计,优化后导叶流道的进出口总压损失减小了26.97%,导叶表面上的最低静压力值上升了34.176%.结果表明,优化后的导叶不仅减小了流动损失,而且具有更好的空化性能.所提出的优化方法能以较少的变量控制叶片几何形状,且能有效分析各设计变量对目标函数的影响程度和范围,缩小优化问题的规模,得到满意的优化结果,可作为一种有效的水力机械叶片优化设计工具.     

基于节点变量法的连续体结构拓扑优化设计

为避免结构拓扑优化设计中的数值不稳定性及考虑制造因素,提出了一种节点变量的连续体结构拓扑优化设计方法。在指定的子区域内,采用不依赖网格的映射函数表示节点设计变量与节点密度变量的关系,实现最小尺寸约束,以满足加工工艺要求。以应变能力最小化为目标函数满足结构刚度要求,以结构体积作为约束,建立最小尺寸约束下的连续体结构拓扑优化模型,将移动近似算法用于拓扑优化问题求解。数值算例结果表明,提出的方法应用于连续体拓扑优化设计中是有效的,能够消除数值不稳定性现象获得清晰的拓扑结果,结构便于制造加工。     

基于伴随方法的离心泵叶轮优化设计

针对水力机械优化设计过程中存在计算量巨大、叶型的控制及修改不便等问题,提出了基于伴随方法的离心泵叶轮优化设计方法。以某低比转数离心泵叶轮为研究对象,采用泰勒展开法进行离心泵叶片形状的参数化控制。将泵内流动控制方程作为优化问题的约束条件,通过引入伴随变量将约束优化问题变为无约束优化问题,推导了目标函数的变分形式、伴随方程及伴随变量在计算域各边界上的边界条件。根据伴随方法计算目标函数对设计变量的梯度矢量,在任意给定的初始直叶片的基础上沿梯度矢量反方向不断更新叶片形状,直至目标函数达到最小值时即为最优设计。由于在目标函数的变分中不包含流场参数的变分,在一次优化迭代中只需要计算流场及伴随变量场各一次,大大减少了叶轮优化过程的计算量。算例计算结果表明所提出的离心泵叶轮伴随优化方法是可行的。     

基于高维混合模型的离心泵叶轮子午面优化设计

为提高离心泵在设计工况下的运行效率和扬程,提出一种基于高维混合模型的离心泵叶轮优化设计方法.选取一台比转数为157的单级离心泵作为研究对象,通过CFturbo软件对优化变量进行参数化,然后结合数值模拟获得高维混合模型的训练集.在此基础上采用获取的训练集通过MATLAB机器学习得出效率、扬程与优化参数之间关于支持向量回归的高维模型,并采用遗传算法寻优.在设计工况下,所拟合的高维混合模型预测的效率和扬程值比原模型分别高1.5%和3.2 m,数值模拟验证优化方案的效率和扬程分别比原模型高0.9%和2.1 m.算例研究表明,将高维混合模型应用于离心泵叶轮的优化设计中可以实现快速寻优并提高离心泵水力性能.     

基于混合蛙跳算法的自压微灌管网系统优化设计

【目的】解决自压微灌管网系统布置与管径优化设计的问题,节省工程投资造价。【方法】以新疆某灌区一微灌工程为研究对象,以微灌系统中各级管道的管段长度、管径为决策变量,支毛管允许水头差、工作压力、管径、流速等为约束条件,以管网总投资最小为目标,分别建立了双向毛管布置和单向毛管布置的自压微灌管网数学模型,并采用混合蛙跳算法进行求解,优化管网的布置及各级管道的管径。【结果】该优化设计方法对自压微灌管网系统能够实现管网系统布置与管径的同步优化,优化设计后的方案干管段数减少,干管每一段的长度和每条支管长度增加,部分管段管径减小,所需总投资为469 129.3元,与依据相关规范和经验进行设计的原方案相比,管网投资降低了21.5%。【结论】该优化设计方法所得的优化结果节省投资明显,混合蛙跳算法收敛性能稳定,计算速度较快,具有较高的计算精度,对水源有保证、地面坡度不大且较为均匀的自压微灌管网系统的优化设计具有一定的应用价值。     

离心风机叶轮三维反问题气动优化设计

基于三维反问题设计方法和CFD技术,结合试验设计方法和模拟退火优化算法,以轴面流道形状参数和叶片形状参数为设计变量,以叶轮效率为优化目标,建立了离心风机叶轮三维反问题气动优化设计方法。叶片形状通过三维反问题设计方法由叶轮的环量分布参数表达。运用该方法进行了离心风机叶轮的优化设计,叶轮效率提高了3.3%。根据建立的优化设计变量和叶轮效率之间的响应面函数关系式,分析了不同轴面流道形状参数和环量分布参数及参数间交互效应对叶轮效率的影响。结果表明:相对于轮盘处轴面流道轮盖处型线和环量分布形式,轴面流道叶片进口边倾斜角对叶轮效率影响更为显著。     

多目标优化设计的灰色—混合离散变量寻优算法

根据机械产品对多目标优化设计的更高需求,提出了灰色－混合离散变量多目标寻优算法。此算法把多目标寻优的高维问题简化成低维问题处理,寻优效率高,并且能分析寻优过程的变化态势和利用贫信息作定性分析。此算法不仅注意在启发式搜索技术上有所突破,而且注重跨学科、跨领域新兴寻优技术的最优组合。最后运用工程实例介绍这一算法的应用。     

双作用多级液压缸优化设计探讨

双作用多级液压缸具有运行行程长、设置距离短等优点,在起重机械、运输车辆、工程机械等领域应用广泛,而传统双作用多级液压缸在实际应用中暴露出一些问题,为了确保双作用多级液压缸良好的使用性能,应做好优化设计,完善双作用多级液压缸结构设计。文章分析了传统双作业多级液压缸存在的问题,阐述了双作业多级液压缸的优化设计内容,以供参考。     

基于浮点编码遗传算法的钢闸门主梁优化设计

针对目前钢闸门结构优化设计中存在的问题，建立了钢闸门主梁多目标优化的数学模型，提出了将浮点编码遗传算法与最小偏差法相结合，并将其应用到平面钢闸门主梁的多目标优化设计中，以主梁的重量，主梁抗弯截面模量与截面积的比值为目标函数进行了优化设计。优化结果表明，此方法能够克服传统优化算法极易陷入局部最优的缺点，而且收敛速度快，计算精度高。     

基于多目标均衡优化的2PRU&1PRS-XY型混联机器人尺度设计方法

面向复杂结构件机器人加工装备设计需求,提出一种2PRU&1PRS-XY型混联机器人。为将该混联机器人应用于高性能机械加工任务,在其工作空间、运动/力传递性以及灵巧度分析的基础上,定义了用于工作全域性能评价的传递稳定性指标与精度差异性指标,提出了一种基于多目标均衡优化思想的尺度设计方法。该方法采用标准化方法简化多参数设计空间,应用响应面法与主成分分析法提高优化求解效率,结合主客观组合赋权法与基于TOPSIS的Pareto前沿法实现多指标综合性能评分。运用所提方法,得到了4种兼顾优化求解效率和多目标均衡优化的尺度参数设计方案,实现了2PRU&1PRS-XY型混联机器人主要尺度参数的优化设计,为设计者提供了具有不同工程设计倾向的多目标均衡决策参考。     

离心泵蜗壳拓扑优化设计方法研究

为了提高离心泵的水力性能,采用拓扑优化方法对离心泵蜗壳进行拓扑优化设计,建立了优化数学模型,优化目标函数为最小化流体的总压损失,约束条件为流体域的体积约束.基于OpenFOAM,编制了优化问题分析和求解程序,通过连续伴随法求得目标函数对设计变量的灵敏度,采用移动渐近线法(MMA)求解优化问题.二维蜗壳优化结果表明,提出...     

流固耦合方法在农业工程中的应用

利用流固耦合方法解决农业工程中物料与其所处流场间相互作用及质量、动量和能量的相互转换对作业效果的影响是现代农业机械设计及优化环节中的研究热点和难点。从流固耦合方法的基本原理出发，阐述在农业工程各典型环节流固耦合方法的应用现状和发展趋势。对基于流固耦合的数值模拟仿真及其应用推广所面临的主要问题进行分析和总结，指出农业物料颗粒模型还原度低和网格模型验证方法缺失是流固耦合方法在农业工程领域中进一步发展的制约因素。加强颗粒模型和网格绘制的基础研究工作，将促使流固耦合方法在农业工程领域得到较大范围的推广与应用，并且向多元化方向发展。与此同时，推动更适合农业物料建模的软件平台开发，提高计算机计算能力，提升模型计算效率和准确性是今后的研究方向和工作重点。     

基于混合遗传算法的梳脱割台参数优化

根据标准遗传算法的基本原理，针对梳脱割台的参数优化问题提出了一种混合遗传算法，给出了实现步骤，并将混合遗传算法和传统优化搜索算法进行了比较分析。结果表明：混合遗传算法比传统优化方法在工程参数优化中具有更大的潜力和优越性。     

浅谈工程造价的控制

本文论述了控制工程造价的阶段和方法.就工程建设中存在的一些普遍性问题及原因进行剖析,并提出相应的解决办法.指出了设计阶段是控制工程造价的关键阶段,设计阶段控制工程造价的方法是推行设计招标和限额设计;同时要把好结算审查关.     

物料传送摇摆式输送机传动装置部件优化设计

针对物料传送摇摆式输送机传动装置关键部件,以减小整个传动装置的体积质量为优化目标,建立了模糊可靠性优化的数学模型。结合传统优化方法,运用大型工程计算软件MATLAB遗传工具箱GAOT,对其齿轮机构进行了优化设计,提高了输送机传动装置的设计水平,验证了遗传算法在优化设计计算中的可行性和优越性,为遗传算法成功应用于机械设计领域做出了有益的探讨。