检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科技论文 2022年第10期17卷 1162-1166页

作者：冯鑫华剑周思柱尹艳树帅正昕王鑫长江大学机械结构强度与振动研究所湖北荆州434023 长江大学地球科学学院武汉430100

为了优化地质沉积模拟平台的动静态刚度,提出了以最大变形和一阶频率为目标函数的自适应多目标优化方法。通过结合最优空间填充设计和Kriging插值思想,构建了优化设计初始代理模型,并利用实验设计方法、近似最优解局部加密处理的更新迭... 详细信息

为了优化地质沉积模拟平台的动静态刚度,提出了以最大变形和一阶频率为目标函数的自适应多目标优化方法。通过结合最优空间填充设计和Kriging插值思想,构建了优化设计初始代理模型,并利用实验设计方法、近似最优解局部加密处理的更新迭代思想,建立了在局部区域和全局空间内均有近似高精度的Kriging模型。在此基础上,基于多目标遗传算法得到了目标函数的Pareto最优解。结果表明:优化后,沉积模拟平台的最大应力下降了11.71%,最大变形下降了22.61%,质量下降了1.60%,一阶频率下降了0.70%。

关键词：自适应多目标地质沉积模拟平台 Kriging 多目标遗传算法

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一体化反应堆关键设备及系统优化设计研究

一体化反应堆关键设备及系统优化设计研究

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作者：李凌燕哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

由于核动力装置尤其是船用核动力装置受空间和载重所限,在满足反应堆设计需求的基础上应尽可能的实现其小型化。本文以一体化压水堆一回路系统为研究对象,依据最优化方法,对一回路关键设备及系统的重量和体积开展了多目标优化设计研究... 详细信息

由于核动力装置尤其是船用核动力装置受空间和载重所限,在满足反应堆设计需求的基础上应尽可能的实现其小型化。本文以一体化压水堆一回路系统为研究对象,依据最优化方法,对一回路关键设备及系统的重量和体积开展了多目标优化设计研究及分析。本文的主要研究内容和结果如下所示:(1)建立了板状燃料元件堆芯和直管式直流蒸汽发生器数学模型,基于已有压力容器、稳压器和主冷却剂泵模型,利用C#语言开发了一回路系统评价程序。利用评价程序开展了结构和性能的评估验证,程序关键参数的计算结果与母型(参照对象)设计值的误差小于1%,证明了程序的可靠性。(2)在充分调研多目标遗传算法(MOGA)、非支配排序遗传算法(NSGA)、带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)以及基于参考点的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)的原理和策略的基础上,针对NSGA-Ⅲ算法局部搜索能力较差的缺点,引入了基于黄金正弦算法的自适应变异策略,提出了改进的GSA-NSGA-Ⅲ多目标算法。并且利用国际标准例题进行测试,验证了该算法在求解多目标优化问题时收敛性和分布性指标的优越性。(3)基于直流蒸汽发生器评价程序,开展了蒸汽发生器关键参数的敏感性分析,选取反应堆一回路压力、堆芯冷却剂进出口温度、蒸汽发生器二次侧压力以及传热管外径和节径比这6个参量作为优化变量。采用GSA-NSGA-Ⅲ算法进行了蒸汽发生器重量和体积的多目标优化设计,并获得了相应的优化方案。与母型方案对比可知,优化方案的重量降低了29.35%,体积减小了22.58%。(4)参考一体化压水堆IP200的一回路布置形式,确定了反应堆一回路系统中的设备类型和设备数量。选取反应堆堆芯、反应堆压力容器、蒸汽发生器(12台)、主冷却剂泵(6台)和稳压器这5个关键设备的重量之和以及压力容器的体积作为一回路系统的重量和体积。通过敏感性分析,选取一回路运行压力、堆芯冷却剂进口温度、堆芯冷却剂出口温度、蒸汽发生器二次侧压力、堆芯与蒸汽发生器高度差、传热管外径和传热管节径比这7个参量作为优化变量,开展一回路系统重量和体积的多目标优化研究。由于重量和体积这两个优化目标之间虽然具有强正相关性,但仍有一定的负相关性,且系统的重量和体积较大,选取不同优化方案时的变化较为明显,因此分别示出了系统的重量最优方案和体积最优方案。分析优化方案可知,重量最优方案中,重量比母型值降低了9.49%,体积比母型值减小了7.99%;体积最优方案中,重量比母型值降低了8.47%,体积比母型值减小了9.38%。

关键词：反应堆一回路系统多目标遗传算法一体化压水堆优化设计

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基于EEG信号的实时交互式空间要素优化方法探究 ——以室内空间色彩及窗洞尺寸为优化对象

基于EEG信号的实时交互式空间要素优化方法探究 ——以室内空间色...

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作者：张紫寰合肥工业大学

学位级别：硕士

近年来,将脑电(EEG)、眼动追踪等人因工效作为建筑空间评价的定量化分析手段的研究逐渐成为空间环境设计领域研究的热点话题。然而,现有的基于人因工效的空间环境品质提升类研究的结论大都趋向于定性化。为了实现基于人类生理数据对空... 详细信息

近年来,将脑电(EEG)、眼动追踪等人因工效作为建筑空间评价的定量化分析手段的研究逐渐成为空间环境设计领域研究的热点话题。然而,现有的基于人因工效的空间环境品质提升类研究的结论大都趋向于定性化。为了实现基于人类生理数据对空间要素的定量化优化设计,本研究以数字化空间优化方法以及感性评价研究为研究依据,试图建立一种使用人类的心理指标实时优化建筑空间要素的设计方法,该方法以脑电设备解析人类脑电信号中的特定指标为优化目标,以建筑空间色彩及窗洞尺寸为优化对象,以多目标遗传算法为优化工具。为实现该优化方法,本研究进行了一系列有关脑电和窗洞尺寸以及室内色彩的基础实验以及感性评价问卷实验用作后期优化实验对照。研究针对基于脑电的优化流程结合了虚拟现实场景和参数化联动模型建立了一整套硬件和软件工具平台和优化工作流程,开发了基于Think Gear AM(TGAM)脑电模块和Open BCI脑电模块的联动方案。为了对脑电优化方法进行测试,本研究以典型居住空间的优化为案例,招募志愿者参与实验。实验结果表明,随着多目标遗传算法的迭代优化,特定EEG指标下降明显且该指标的标准差在迭代过程中波动式下降,进而表明本研究中建立的以特定EEG指标作为优化目标的优化方法有效可行。实验表明,在典型的生活单元中,窗洞的大小尺寸通常为所在墙体X轴比例的(0.4-0.6)区间,Y轴比例为(0.5-0.7)区间,室内颜色为高明度、低饱和度,更有利于人们处于放松的冥想状态。本研究在基于脑电优化实验数据的基础上尝试了使用神经网络预测特定空间要素的脑电状态并证明其具有可行性。研究尝试了将基于脑电的优化方法应用于实际的设计项目上,完成了对新型民宿室内客厅空间的多物件多目标的优化设计,本研究的优化方法在实际设计的运用中表现出优良的性能。另外,本研究为未来进行更复杂的EEG指标的更多要素的建筑空间优化奠定基础。

关键词：脑电空间优化实时交互多目标遗传算法 TGAM模块

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不同场景下小麦机收作业协同优化调度问题研究

不同场景下小麦机收作业协同优化调度问题研究

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作者：郭亚倩河北农业大学

学位级别：硕士

随着我国农机装备总量持续增长,农机作业水平不断提升,社会化服务能力显著增强,带动农业生产方式、组织方式、经营方式深刻变革。农机作业逐渐向多机协同作业模式发展。然而目前多机协同作业仍存在着作业成本高、农机作业效率低等问题... 详细信息

随着我国农机装备总量持续增长,农机作业水平不断提升,社会化服务能力显著增强,带动农业生产方式、组织方式、经营方式深刻变革。农机作业逐渐向多机协同作业模式发展。然而目前多机协同作业仍存在着作业成本高、农机作业效率低等问题。不同场景下基于多区域、多目标的多机协同优化作业调度是一个亟待解决的关键问题。本文主要研究小麦机收中多机跨区协同作业调度以及收割机与运粮车田间协同作业调度策略,主要内容如下: (1)针对不同场景下多机协同作业,分析了跨区协同作业与田间协同作业的模式与特点,确定了协同作业调度的优化目标,综合比较并选定了跨区作业的作业方式、田间协同作业的转弯和行走方式,为下文研究奠定了基础。 (2)为解决多区域多机协同作业调度问题,综合考虑农田位置、作业时间窗等约束条件,以农机转移路径最短、非作业调度成本最低为优化目标,本文建立了带时间窗约束的多机跨区协同作业调度模型,设计了基于时间窗优先级规则的初始种群生成策略,引入禁忌搜索思想,降低劣质解对算法的影响,优化了算法的局部搜索能力,提出了混合时间窗优先级规则和禁忌搜索策略的多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm based on Hybrid Time Window Priority Rule and Tabu Search strategy,HTSMOGA)。仿真实验验证可知,在农机作业转移距离、非作业调度成本等方面,本文提出的HTSMOGA算法结果要优于NSGA-Ⅱ、HMPSO、MOFA等算法,其中农机作业转移距离缩短了17.18%,非作业调度成本降低了19.36%。因此本文HTSMOGA算法可为多区域多机协同作业提供优化调度策略与方案。 (3)为解决麦收中收运机械协同优化问题,综合考虑收割机作业、预测卸粮点、运粮车卸粮三个收运阶段,以收割机非作业等待时间最短为优化目标,建立了收运协同作业调度问模型,首先设计了等待时间最短规则,结合基于交叉操作的局部优化策略,优化了算法的搜索性能、提高解的质量,提出了基于等待时间最短原则的混合粒子群优化算法(hybrid particle swarm optimization,HPSO)。本研究在某标准矩形农田内进行仿真实验,实验结果验证了本文算法HPSO的有效性。通过HPSO算法与传统粒子群PSO算法的对比结果分析可知,本文提出的HPSO算法等待时间与PSO算法相比缩短了38.21%。因此本算法可为小麦田间机收协同作业提供有效的解决方法。综上所述,本研究提出的多机协同调度模型和优化算法能够有效解决农机多目标跨区协同作业问题和收运多机协同作业问题,为农机合作社小麦收获环节的作业提供高效率、低成本的调度决策方案,为多环节、多场景的多机协同作业问题提供解决思路。

关键词：调度模型收运协同作业混合粒子群优化算法多目标遗传算法

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多载荷耦合胀紧联结套的承载性能研究

多载荷耦合胀紧联结套的承载性能研究

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作者：欧栋太原科技大学

学位级别：硕士

胀紧联结套作为基础零部件中无键连接的一种，广泛应用于风力发电、矿山机械、航空航天和船舶领域。随着风电的不断发展，迈向“深水远海”，对风机传动链提出了更高的设计要求和行业标准，其中胀紧联结套应用场景多样化和受载工况复杂... 详细信息

胀紧联结套作为基础零部件中无键连接的一种，广泛应用于风力发电、矿山机械、航空航天和船舶领域。随着风电的不断发展，迈向“深水远海”，对风机传动链提出了更高的设计要求和行业标准，其中胀紧联结套应用场景多样化和受载工况复杂化，即在承载转矩和轴向力的同时，还需要承载弯矩等外载荷的作用，故存在风机传动链中胀紧联结套设计不足，导致其受载时产生滑动或联结件损坏等问题。本文以胀紧联结套为研究对象，进行了胀紧联结套简化模型联结强度和相配零件强度的分析，考虑胀紧联结套在复杂应用场景和工况下，即转矩、轴向力和弯矩等多载荷耦合作用下的承载性能，对其开展结构优化和理论模型的试验验证，本文主要内容简述如下：　　首先，本文提出了基于厚壁圆筒理论的有无螺钉结构下承载性能分析方法。建立胀紧套等效替代平面轴对称的厚壁圆筒弹性力学方程，得到预紧力-最小转矩和屈服强度-最大转矩的力学模型，结合胀紧套有限元分析的考虑螺钉和忽略螺钉的两类有限元的前处理，对比分析得到胀紧套在考虑螺钉结构时，胀紧套变形更接近实际工况，胀紧套考虑螺钉和忽略螺钉的两类有限元模型进行承载性能定量分析。　　其次，本文提出了结合多载荷耦合作用原理的接触压力下承载性能预测方法。基于厚壁圆筒理论分析过盈连接的应力状态、弯扭组合下危险截面的应力状态和轴的三向应力状态，得到多载荷之间相互作用关系;胀紧联结套简化的轴毂模型在自变量即弯矩的作用下，通过 Timoshenko 弹性梁数学模型进行接触面压力评估，胀紧联结套简化的轴毂模型中Winkler常数进行仿真模型的优化，并对胀紧联结套进行承载性能的分析。　　最后，本文提出了利用响应面分析的多目标遗传算法下承载性能优化设计方法。针对胀紧连接，结合轻量化设计理念，基于 DOE试验设计，得到结构尺寸参数之间的灵敏度图谱，采用 MOGA多目标遗传算法进行优化，优化后模型与原模型相比，胀紧连接承载性能提升的同时，且满足其强度设计要求。　　针对胀紧联结套在多载荷耦合作用下的数学模型，本文自主设计了胀紧联结套的传动试验台，以ZJ9A型胀紧联结套为试验对象，测试胀紧联结套静转矩和额定转矩，进行理论模型和仿真模型实验验证。　　本文为风电胀紧联结套多载荷耦合作用下承载性能的研究提供了系统性的设计思路和方法，量化了胀紧连接的多载荷下承载性能的评估指标，为锁紧盘和胀紧套等相关的胀紧连接复杂工况的应用提供了理论指导和技术支持。

关键词：胀紧联结套优化设计承载性能多载荷耦合作用多目标遗传算法

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机床用直线电机设计及推力波动优化计算

机床用直线电机设计及推力波动优化计算

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作者：刘景铭沈阳工业大学

学位级别：硕士

永磁直线同步电机因其结构简单,运动平稳,定位精度高,可靠性高等优点,可大面积替代机床中传统的滚珠丝杠结构,成为目前数控机床领域的主要研究方向。然而,目前影响永磁直线同步电机在机床领域实现大面积应用最关键的技术问题就是其推力... 详细信息

永磁直线同步电机因其结构简单,运动平稳,定位精度高,可靠性高等优点,可大面积替代机床中传统的滚珠丝杠结构,成为目前数控机床领域的主要研究方向。然而,目前影响永磁直线同步电机在机床领域实现大面积应用最关键的技术问题就是其推力波动过大导致电机伺服控制系统性能降低。所以本文从电机本体的角度出发,设计一台机床用永磁直线同步电机,从结构角度对电机推力波动进行抑制,并进行优化计算。主要研究工作如下: 首先,本文参考AKM系列直线电机对机床用直线电机进行设计,计算出直线电机的主要尺寸,选择合适的绕组和极槽配合,并基于能量法削弱齿槽转矩的原理,对槽宽度和极弧系数进行优选,削弱齿槽效应产生的推力波动。确定电机的电磁设计方案,并针对电机温度场进行校核。然后,本文基于电磁设计方案,通过优化直线电机初级长度和端齿结构来削弱因端部效应产生的推力波动。针对初级长度,基于傅里叶分解理论推导出电机最优初级长度大致区间,并结合有限元分析得出电机最优初级长度;针对端齿结构,依据电机端部力解析式,分别采用倒角,端部分磁块,和梯形分磁块优化端齿结构,抑制端部纵向磁通,进而削弱推力波动。其中分磁块结构结合了电器学中分磁环理论,利用分磁块调节端部磁通分布,削弱电机推力波动,本文主要对此结构进行研究。最后,针对含梯形分磁块永磁直线同步电机,采用Kriging代理模型与多目标遗传算法相结合优化电机结构参数,削弱电机推力波动,提高推力品质。模型选用6个结构参数为优化变量,平均推力和推力波动为目标函数,并基于拉丁超立方随机采样和改进的kriging代理模型建立电机目标函数的高预测模型,并结合多目标遗传算法,得到最优结构参数方案。由优化结果可见,电机推力波动降低,推力品质提高且边齿处齿磁密无明显升高。

关键词：永磁直线同步电机推力波动分磁块 Kriging代理模型多目标遗传算法

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表贴式无轴承永磁电机的优化与设计

表贴式无轴承永磁电机的优化与设计

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作者：刘广信青岛理工大学

学位级别：硕士

随着工业能力的不断提高,电机作为各类机械装备的心脏,受到了广泛的关注。相比于传统的永磁电机,无轴承永磁电机具有无摩擦、结构紧凑、功率密度高等特点,因为其优越的特点在医疗设备、航空航天及飞轮储能等领域有着很广阔的应用前景。... 详细信息

随着工业能力的不断提高,电机作为各类机械装备的心脏,受到了广泛的关注。相比于传统的永磁电机,无轴承永磁电机具有无摩擦、结构紧凑、功率密度高等特点,因为其优越的特点在医疗设备、航空航天及飞轮储能等领域有着很广阔的应用前景。本文针对一台表贴式无轴承永磁电机进行了优化设计。较之传统永磁电机,无轴承永磁电机在设计过程中除了考虑转矩性能还需改善悬浮性能,因此在设计过程中需要综合考虑影响转矩和悬浮的参数。针对这一问题本文采用了田口法和响应面-多目标遗传算法对其结构参数进行了优化设计。本文的工作内容及成果如下:1、对无轴承永磁电机的工作原理进行了分析,根据其额定参数和特点,同时结合电机结构设计经验和公式,完成了表贴式无轴承永磁电机的初始设计方案。根据无轴承永磁电机的初始设计方案利用有限元软件建立电磁场二维仿真模型。依据仿真结果对电机的气隙磁密、磁密分布、磁力线分布等情况进行了分析,验证了电机的初始设计方案的合理性。2、为了改善无轴承永磁电机的转矩和悬浮力性能,本文首先采用了田口法对电机结构参数进行了多目标优化设计。将对电机转矩和悬浮性能影响较大的参数,即气隙长度、永磁体厚度、极弧系数和槽口宽度作为了优化变量。通过田口法优化后与初始设计方案相比,电机的转矩、悬浮力和悬浮脉动得到了有效改善。通过仿真实验验证了田口法优化的可行性。3、田口法设计实验法具有设计周期短、实验成本低和适用性强等特点,但对于优化参数的取值范围有一定限制,为进一步提升电机的性能,本文采用了响应面-多目标遗传算法在全局范围内对电机结构参数进行了优化。将气隙长度、永磁体厚度、极弧系数和槽口宽度四个优化变量按照实验设计表在有限元软件中针对转矩和悬浮性能进行了仿真实验,根据实验结果建立了包含3个优化目标和4个优化目标的响应面模型,并采用多目标遗传算法对优化变量进行了优化设计。对经过响应面-多目标遗传算法优化后得到的最优结果与经过田口法优化后的优化结果和初始设计方案进行了对比分析,得到了最优的设计方案。

关键词：无轴承永磁电机田口法响应面法多目标遗传算法优化设计

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基于响应面法的钻架多目标优化与性能提升研究

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黑龙江工程学院学报 2025年第2期39卷 1-8,16页

作者：董禹花国祥王升旭丁林豪南京信息工程大学自动化学院南京210044 无锡学院自动化学院无锡214105

随着钻机结构设计与优化技术的不断发展,钻架的轻量化设计已成为研究的重点方向之一。然而,在强度与刚度的平衡方面,传统设计方法仍存在局限性,无法完全满足现代工程对多目标优化的需求。文中提出了一种基于响应面模型的钻架多目标优化... 详细信息

随着钻机结构设计与优化技术的不断发展,钻架的轻量化设计已成为研究的重点方向之一。然而,在强度与刚度的平衡方面,传统设计方法仍存在局限性,无法完全满足现代工程对多目标优化的需求。文中提出了一种基于响应面模型的钻架多目标优化设计方法。首先,建立钻架的静力学和模态分析模型,选取关键设计变量,利用Box-Behnken实验设计法构建响应曲面模型,最终通过多目标遗传算法进行优化求解。优化结果表明,经过多次迭代,钻架的最大等效变形量减少11.43%,质量减轻10.81%,一阶固有频率提高22.39%,最大等效应力略微增加但仍远低于材料的屈服强度。上述改进显著提升了钻架的整体性能,减少了资源消耗和碳排放,符合可持续发展的要求。

关键词：钻架响应曲面模型多目标遗传算法 Box-Behnken 优化设计

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基于MOGA的船舶推进轴系校中优化方法

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船舶工程 2022年第2期44卷 65-68,139页

作者：代丽华张志敏烟台职业学院船舶工程与自动化学院山东烟台264670

根据轴系实际情况,综合考虑轴系校中需优化的技术指标(优化目标),并结合相应的约束条件及参变量,建立多目标优化模型。针对轴系校中优化的特点,采用多目标遗传算法(MOGA)对轴系校中优化模型进行求解计算,快速且精确地得到最优轴系校中... 详细信息

根据轴系实际情况,综合考虑轴系校中需优化的技术指标(优化目标),并结合相应的约束条件及参变量,建立多目标优化模型。针对轴系校中优化的特点,采用多目标遗传算法(MOGA)对轴系校中优化模型进行求解计算,快速且精确地得到最优轴系校中状态。该方法可提高船舶推进轴系校中质量和优化效率,为轴系校中优化设计提供理论指导。

关键词：推进轴系轴系校中优化多目标遗传算法

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基于仿真优化的汽车动力总成系统设计研究

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时代汽车 2024年第9期 106-108页

作者：胡明飞北京福田戴姆勒汽车有限公司北京101400

本文介绍了仿真优化基本原理与方法,并对仿真优化技术应用于汽车动力总成系统设计的研究现状进行分析,描述了一种基于仿真和优化的汽车动力组件系统的设计方法,主要包括建立动力组件系统仿真模型,进行需求分析和目标设定以及对仿真结果... 详细信息

本文介绍了仿真优化基本原理与方法,并对仿真优化技术应用于汽车动力总成系统设计的研究现状进行分析,描述了一种基于仿真和优化的汽车动力组件系统的设计方法,主要包括建立动力组件系统仿真模型,进行需求分析和目标设定以及对仿真结果进行分析和优化、多目标遗传算法参数设定和优化流程,并进行仿真优化案例分析。通过对比优化前,后系统性能,分析优化参数对系统性能影响以及验证仿真优化稳定性与可靠性,表明仿真优化对于汽车动力总成系统设计具有实际作用。

关键词：仿真优化汽车动力总成多目标遗传算法

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