基于NSGA-Ⅱ遗传算法的Myring流线型量水槽体型优化设计

Myring流线型在水下航行器领域应用较为广泛,而量水槽在渠道中的受阻状态与潜水器潜行时受到的阻力情况具有一定的相似之处,因此本文借鉴潜水器的结构特点进行量水槽体型设计,探究量水槽受阻最小的较优线型。基于FLOW-3D软件,采用最优拉丁超立方设计方法,以流线型的收缩段长度和锐度因子、扩散段长度和离去角为变量设计了40组数值模拟方案,得到对应的水头损失百分比和上游佛汝德数。以数值模拟变量为输入、结果为输出,训练RBF神经网络,结合NSGA-Ⅱ遗传算法获得Patero前沿解,通过TOPSIS评价法筛选出最优解并得出其线形参数：优化模型收缩段长度为45.9cm、收缩段锐度因子为0.74、扩散段长度为49.2cm、扩散段离去角为14.63°,并通过等比例缩放得到6组收缩比,在9组流量下进行模型试验分析水力性能。结果表明,优化后线型过流较顺畅,水力性能较优,预测结果和模拟结果误差不超过5%;不同工况下上游佛汝德数均小于0.5,满足测流规范要求,收缩比为0.58~0.66时各项水力性能均较优;基于临界流测流和量纲分析原理得到的测流公式精度较高,平均相对误差为2.09%。本研究证明了将流线型运用于量水槽领域研究以及通过神经网络和遗传算法寻优的可行性,优化后Myring流线型量水槽具有良好的性能和测流精度,在灌区渠道中具有较好的运用前景。     

基于RSM和NSGA-Ⅱ的苜蓿种子离散元模型参数标定

为寻求最优苜蓿种子离散元模型接触参数组合,设计了一种可同时测定物料休止角与堆积角的装置,并提出测定方法,将实际试验与仿真试验相结合,以苜蓿种子休止角和堆积角的实测值与仿真值误差为指标,对苜蓿种子模型参数进行标定。通过Plackett-Burman试验筛选出对指标影响显著的接触参数,采用响应曲面法(RSM)建立显著性参数与指标之间的二阶数学模型,采用非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行多目标寻优计算,获取最优苜蓿种子离散元模型接触参数组合,即种间碰撞恢复系数为0.47,种间静摩擦因数为0.24,种间滚动摩擦因数为0.08。采用槽轮式排种器进行了试验验证,结果表明,在不同排种轮转速条件下,苜蓿种子质量流率实测值和仿真值的平均相对误差为2.89%,该苜蓿种子离散元模型和接触参数能够满足离散元仿真试验要求,基于RSM和NSGA-Ⅱ的多目标优化方法具有科学性和可行性。     

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.     

车辆座椅悬架参数识别与优化设计

建立并求解座椅系统非线性动力学微分方程,以不同车速下座椅加速度均方根值仿真与试验结果的误差平方和最小为优化目标,基于约束随机优化算法反求并优化座椅悬架系统的非线性刚度和阻尼值。参数识别结果表明,原系统刚度和阻尼值不匹配是悬架减振效果差的主要原因,参数优化结果使座椅加速度均方根值降低了50%,改善了座椅的减振性能。根据最佳刚度特性曲线,借助有限元法设计出新型非线性座椅减振弹簧。     

基于改进型NSGA-Ⅱ算法的晋中市水资源优化配置

对水资源的不合理利用而导致的水资源短缺现象愈发频繁,进行水资源优化配置的需求也越来越大。水资源优化配置是指在水资源总量有限的前提下,综合考虑社会效益和经济效益,用科学有效的方法对水资源进行水量的合理分配。首先分析晋中市的水资源状况,综合考虑晋中市水资源优化配置需求,建立了以社会效益和经济效益为目标函数的晋中市水资源优化配置模型。接着提出了一种改进型NSGA-Ⅱ算法（INSGA-Ⅱ）,并用INSGA-Ⅱ算法对ZTD1、ZTD2及ZTD3等6个多目标测试函数进行实验,结果表明提出的INSGA-Ⅱ算法能求得有效的帕累托前沿,同时收敛性和分布性均优于所列举的大部分多目标优化算法。最后将INSGA-Ⅱ算法应用于晋中市水资源优化配置模型中并进行实例分析,同时与基于NSGA-Ⅱ算法的方案进行对比。实例分析结果表明,基于INSGA-Ⅱ算法的水资源优化配置方案比基于NSGA-Ⅱ算法的水资源优化配置方案得到的缺水量更小、经济效益更高,证明了基于改进型NSGA-Ⅱ算法的晋中市水资源优化配置方案的可行性。根据决策者对不同目标的偏好不同,给出了3种优化配置方案和3种方案的效益比较,这些配置方案同时考虑了社会效益...     

基于动态RBF代理模型与NSGA-Ⅱ算法的离心泵叶轮优化设计

传统离心泵多目标优化设计中,代理模型的预测精度随着Pareto前沿不断向前推进将逐渐降低,为改善离心泵多目标优化效果,提出一种基于动态RBF代理模型与NSGA-Ⅱ算法的离心泵叶轮优化方法,将生成的Pareto前沿解中部分最优样本添加到RBF样本集中,重新训练RBF代理模型,依据动态代理模型预测子代各样本的目标函数值.以MH48-12.5型离心泵为研究对象,选取叶片的进口安放角、出口安放角及叶片包角为优化变量,采用拉丁超立方抽样(LHS)构建代理模型初始样本空间,并以扬程和效率为优化目标进行多目标优化分析.结果表明：动态RBF代理模型多目标优化方法得到的Pareto前沿要大大优于静态代理模型方法结果,静态代理模型方法得到的Pareto前沿各点均被动态模型方法得到的Pareto前沿所支配;动态代理模型对前沿解的预测精度均大于静态代理模型;动态代理模型方法得到扬程最大点比原始设计高2.86%,比静态模型高1.03%;动态代理模型方法得到水力效率最高点比原始设计效率高4.36%,比静态模型高1.32%.     

双轴货车悬架参数优化设计

针对双轴货车在良好路面上行驶存在的低频周期性异常振动的问题,基于模态分析方法研究了驾驶室座椅与货箱中心处在轮胎径向跳动激励作用下的振动响应特性。采用正弦扫频激励模拟轮胎径向跳动输入,以座椅处加权加速度均方值与货箱中心处加速度均方值为平顺性评价指标,以装载能力、装配工艺条件与基本振动特性要求为约束条件,建立了悬架系统参数优化模型。最后,对双轴货车实例进行了悬架系统参数优化设计,通过优化前后对比分析,验证了优化模型的有效性。     

基于NSGA-Ⅱ算法的锡林浩特市多水源工业供水优化配置

应用NSGA-Ⅱ算法对锡林浩特市多水源工业供水进行多目标优化配置,设置了经济效益、社会效益和环境效益三个目标函数.通过计算得出一组各水源针对不同工业用户供水量分配的Pareto解集合.此方法处理多目标优化问题具有效率高、计算准确以及使用简便等特点,对于区域水资源优化配置具有较强的实用性.     

非线性座椅悬架动态参数的研究

提出了非线性座椅悬架的一种动态研究方法 ,采用随机方向法对动态参数进行了优化 ,并编制优化程序 ,最后将计算结果在EQ10 6 0F汽车上进行了试验验证。结果表明 ,根据优化结果设计的座椅悬架 ,其乘坐舒适性得到了较大的提高。     

基于CarSim与Isight的悬架特性参数优化设计

汽车悬架动力学特性对整车操纵稳定性有着至关重要的影响。为了改善悬架特性,在CarSim中建立整车动力学仿真模型,运用Isight集成CarSim建立了面向整车操纵稳定性指标的悬架特性参数优化设计仿真平台,经DOE分析构建了悬架系统特性参数与稳态回转性能指标之间的响应面模型,运用多岛遗传算法,得到一组悬架子系统特性参数的最优值,从而提高汽车操纵稳定性。     

基于多目标遗传算法的404P型拖拉机齿轮系优化

针对404P型拖拉机变速箱齿轮系存在的齿轮总质量大、疲劳强度低、换挡平顺性较差的问题,建立了以变速箱齿轮系总质量最小、疲劳强度最高、换挡平顺性最高为优化目标的齿轮系多目标参数优化数学模型。提出利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化求解。基于Matlab优化工具箱编写程序进行齿轮系参数的优化设计,结果表明,齿轮系总质量优化率差值为187.30%,齿轮系疲劳强度优化率差值为85.27%,齿轮系换挡平顺性优化率差值为9.09%。相比于传统经验设计,进一步提高了404P型丘陵山地拖拉机的变速箱传动性能。     

基于帕莱托的汽车悬架参数多目标优化

为了提高汽车平顺性,减少轮胎对路面的动载,以某1/2载货汽车的弹簧刚度和阻尼系数为设计参数,以最大动挠度为约束条件,以车身垂直加速度、前后轮胎动载荷的均方根值为目标函数,运用多目标遗传算法求得三目标的帕莱托解集,经过后期决策得到不同要求下的最优解。结果表明:优化后的悬架弹簧刚度减少而阻尼系数增大,前悬比后悬变化小,性能有大幅度改善,而且采用先寻优后决策的求解模式,能有效弱化先验知识不足的影响,避免局部最优问题,较传统多目标优化方法更为实用有效。     

协方差分析方法优化农用车悬架参数

介绍了协方差分析随机振动的基本原理,建立了５自由度的农用车平面模型和状态方程,给出了评价农用车行驶平顺性的目标函数,通过协方差方法得出目标函数随悬架的阻尼和刚度变化的关系,用实例验证利用这种方法优化农用车悬架参数是可行的。     

基于Kriging模型的驾驶室悬置系统多目标优化

为提高某国产自卸车行驶平顺性,采用多体动力学软件Adams建立重型自卸车整车虚拟样机分析模型,并通过行驶平顺性道路试验验证模型的正确性。选取驾驶室悬置刚度和阻尼参数为设计变量,以驾驶室地板垂向和座椅支撑面俯仰加权加速度均方根为优化目标,以驾驶室前后悬置动挠度为约束条件,结合最优拉丁方试验设计拟合Kriging近似模型,利用粒子群优化算法对自卸车行驶平顺性进行多目标优化,得到Pareto最优解集,并选取一个最优解进行整车行驶平顺性实车试验。结果表明,Kriging近似模型具有较高的拟合精度,可大幅提高自卸车行驶平顺性优化效率;基于Kriging近似模型的多目标优化结果可通过权重系数对各个优化目标进行权衡,有效改善了自卸车行驶平顺性。     

基于遗传算法的制造质量控制多目标的优化

根据零件加工过程的加工和测量能力,给出了制造质量控制多目标的优化数学模型.针对遗传算法的特点,提出了基于遗传算法的制造质量控制多目标的优化方法.算例计算结果表明,遗传算法在制造质量控制多目标的优化方面具有良好的应用前景.     

基于梯度寻优重型车辆悬架参数优化

为了提高某重型车辆的运行平顺性和道路友好性,保证悬架参数优化过程中约束的真实性和可行性,提出采用梯度寻优和ADAMS联合的方式对其悬架参数进行优化。依据行驶平顺性和道路友好性的评价指标,采用梯度寻优法研究悬架系统参数对司乘人员舒适性及车辆对道路破坏程度的影响,最后得到了有利于行驶平顺性和道路友好性综合优化的悬架参数。该优化方法有助于车辆悬架的设计及其使用。     

基于ADAMS虚拟样机及道路友好性的悬架参数优化

为研究公路车辆对道路的破坏性,采用虚拟样机技术,基于多体系统动力学理论,建立能反应4轮随机路面时域输入的车辆系统虚拟样机,根据行使平顺性和道路友好性各自评价指标采用ADAMS软件对悬架参数进行优化,分析了悬架刚度阻尼对道路友好性的影响,通过比较优化前后的车辆对道路的动载荷,提出了有关车辆悬架设计与使用方面的有益建议。     

采用近似模型和NSGA-Ⅱ遗传算法的旋流泵性能优化研究

旋流泵无叶腔宽度、叶片数和叶片宽度是影响旋流泵性能中最重要的几何参数。【目的】建立旋流泵性能优化方法,为今后的工程提供参考。【方法】采用中心复合的方法对无叶腔宽度L、叶片数Z和叶片出口宽度b2进行了试验设计,使用CFD数值计算获得了样本的性能特性,而后采用Kriging模型建立了几何参数与旋流泵效率和叶片表面剪切应力的关系,最后利用非支配排序遗传算法对几何参数进行多目标寻优并进行了性能预测和对比分析。【结果】研究确定旋流泵最优几何参数L为25 mm、Z为8枚、b2为26.45 mm;优化后旋流泵无叶腔的宽度降低了16.67%,叶轮的叶片数增加了1枚,叶片的出口宽度增加了25.95%。优化后旋流泵的效率显著提高,同时叶片的表面剪切应力降低;在设计工况点,旋流泵的效率提高了1.06%,叶片平均剪切应力从优化前的274.37 Pa减少至204.57 Pa,降低了25.44%;优化后消除了在叶片的前缘处较大的剪切应力;叶片的表面的剪切应力在靠近叶片的出口处得到显著抑制。【结论】通过数值模拟验证了中心复合的方法是可行,提高了旋流泵性能。     

基于遗传算法的轴向柱塞泵配流盘密封环结构多目标优化

为改善微小型轴向柱塞泵配流副润滑特性,对缸体进行受力分析,建立了配流副油膜润滑模型,以泄漏量、缸体倾覆角、粘性摩擦力矩为优化目标,采用多目标遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)对配流盘密封环结构参数进行了优化,包括配流盘密封环径向尺寸R1、R2、R3、...     

汽车半主动悬架的多目标遗传优化

汽车采用磁流变液减振器，可根据不同的道路行驶条件，通过改变磁场强度来改变减振器的阻尼特性。提出了一种多目标汽车半主动悬架的遗传优化技术，以行驶安全性、乘坐舒适性、结构空间需要作为优化设计目标或约束，选择悬架系统阻尼作为优化参数，以一个受路面谱激励的1／4汽车模型为例，采用一种高效十进制遗传算法对半主动悬架的减振效果进行验证，结果表明该遗传算法对汽车半主动悬架的参数优化具有较好的效果。