检索结果-内蒙古大学图书馆

本文对传统的像差理论和光学设计方法进行了新的探讨。论文由波像差与球差的关系，波色差与色差的关系推导出了波差法求解光学系统初始结构的方程式，再配以玻璃库程序，可以较快、较准确地求解出双胶合、双分离、三胶合、三分离物镜的初始解，然后再进计算机稍加校正，就可以得到满意的结果。本论文编制MATLAB程序进行光路追迹计算，可得到高斯光学系统参数，像差参数，实际像差值及垂轴球差，正弦差，OPD，各面投影高，弥散斑等。其功能与北理的ABR相似。鉴于非球面光学表面它的形式和性质与球面是无可相比的，而且形式多样，在光学系统中应用非球面能够进一步改善成像质量、提高光学特性和改进光学仪器结构、减小它们尺寸和重量、达到轻巧美观等优点，本为在建立数学模型时，加入了非球面透镜的设计，考虑到加工方法及制造精度等问题，本论文的非球面设计主要适用于二次非球面。使用此数学模型编的光学自动设计程序，也可以说是光学镜头设计的一种新方法，即实现自动选玻璃，求解初始结构(曲率半径r，厚度d等)和自动校正像差和优化系统等。作者利用此光学自动设计程序，成功的设计了长焦距复消色平行光管物镜、双胶合望远物镜、傅里叶变换透镜，论文中各举出一例，同时设计了用于激光系统的非球面单片透镜，并与求面单透镜进行了比较，说明非球面透镜的应用前景，每个实例除给出作者编制程序的计算结果外，还附有ZEMAX的输出结果，以作验证比较，可以看出其设计结果是令人满意的。

关键词：波差法光路追迹自动设计复消色消色差

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一种宽波束卫星天线的并行演化自动设计

一种宽波束卫星天线的并行演化自动设计

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作者：邹金欣中国地质大学(武汉)

学位级别：硕士

本文完成了一种宽波束、宽带宽的卫星天线的并行演化自动设计。该卫星天线设计要求是收发共用并且收发频率间隔相隔较宽,对增益的要求较高,并且为右旋圆极化。演化算法是进行复杂问题进行解空间搜索的重要方法。它本质上是一种随机搜索... 详细信息

本文完成了一种宽波束、宽带宽的卫星天线的并行演化自动设计。该卫星天线设计要求是收发共用并且收发频率间隔相隔较宽,对增益的要求较高,并且为右旋圆极化。演化算法是进行复杂问题进行解空间搜索的重要方法。它本质上是一种随机搜索算法,对目标函数的要求不高,不需要其可导甚至连续。并且它能进行解的全空间搜索,能够跳出局部最优,具有较好的全局性。算法仿照自然选择和遗传进化过程,可以将优秀的基因段保留到下一代,自动积累有关搜索空间的知识,加快搜索过程的收敛。另外,由于演化算法内部的种群和个体易实现并行化,可以在并行计算平台或者大型并行计算机上进行计算,大大提高计算速度。这就使得它非常适合于需要很大计算量的天线设计中。因此从九十年代以来,就有学者将演化算法应用于电磁领域。\n 传统的手工天线设计需要设计人员具有丰富的经验,为了方便计算和处理,只能将实际物体简化成简单的模型,这样就无法提高精度。而且在卫星天线的周围很近的地方,会有太阳能帆板等很多其它元件,且宽带宽高增益天线在传统的天线手工设计中是十分不容易的。本文使用演化算法和电磁场数值计算进行天线自动设计,可以拓宽天线设计范围并提高其质量,成为现代天线研究的一个热点。\n 本设计中的天线编码使用了可以体现分支天线结构的实数串,由于设计中增益目标比较重要,而且较难达到,所以设计中另加了惩罚函数,使增益的演化更为有效。基本演化算法对问题的挖掘不够多,在本设计的实践中性能不是很好,为此,我们使用了很多种的改进的演化算法,它们在具体的问题上有更加优秀的表现。本项目用到的改进演化算法主要有:低维邻域搜索演化算法(LDNSEA),动态占优演化算法(DDEA)和自适应调整控制参数的差异演化算法(SelfDE)。它们作为算法库,都已在本项目中得到了实现。计算中采用的并行计算平台,是由以太网连接的几台微机构成的,节点之间的通信采用通用消息传递接口MPI。为方便任务的发送和结果的回收,采用主从式模型,主节点专门用于任务分配,从节点则完成分配的任务。\n 演化算法需要天线的增益分布和驻波比等参数,以对个体进行评估,这些参数由电磁场数值计算软件来提供。矩量法和有限元法都是求解电磁场数值问题的有效工具,由于原理不同,基于矩量法的NEC软件计算速度很快但精度欠佳。演化过程中会产生成千个的个体要进行评估,要求电磁场数值计算速度要快,这只能使用计算速度快但精度不是很高的NEC软件。另外,由于NEC的代码是开源的,进行了修改和封装,其计算速度更快,也更方便调用。\n 基于有限元法的Ansoft HFSS软件,则由于模型更加符合实际应用情况,计算速度很慢,但精度高。由于两个软件的原理不同,精度有差别,这就导致了演化算法的结果,在使用Ansoft HFSS软件进行重新评估时,结果表现并不突出。因此在进行四分支对称天线的设计中将演化算法和正交试验设计相结合,从而也将这两种电磁计算软件结合,可以既有较高的速度,也满足了精度要求。由于正交设计具有搜索空间均匀采样的特点,不需要很多次的实验。这时就可以采用高精度的Ansoft HFSS软件进行天线电磁计算。这样就消除了两个软件的结果之间的差别,也更加精确并符合实际应用。\n 单纯使用演化计算,虽然可以进行全局搜索,但进行进一步的局部细化搜索会带来巨大的计算量。针对设计要求,本文采用了演化算法和正交设计相结合的方法,设计了一种四分支对称天线。用演化算法来进行大规模全局范围内的解搜索,将其生成的天线再进行正交设计,可以在局部小范围内进行进一步的均匀细化搜索。这只付出了很小的计算量,而大大改善了天线性能。从对比图中可以看出,使用正交试验设计后,天线的增益有了较大改善,表现稳定,其增益图更加平缓,分布更加均匀。尤其是在边界上时,增益有0.6—1.5dB左右,驻波比也低。增益的增加,可以抵消进行阻抗匹配或者馈电等带来的损耗,并使通信的可靠性大为增强。

关键词：并行演化天线设计卫星天线自动设计数值计算

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风电变桨轴承的自动设计方法研究

风电变桨轴承的自动设计方法研究

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作者：魏兴武大连理工大学

学位级别：硕士

变桨轴承是风电设备中重要零件,其性能影响着整个风机的安全和稳定。变桨轴承与普通滚动轴承相比,具有结构尺寸大,受载复杂,转速低,工作环境恶劣并部分裸露在外等特点,因此变桨轴承的结构设计十分重要,但变桨轴承目前的设计方法大多是... 详细信息

变桨轴承是风电设备中重要零件,其性能影响着整个风机的安全和稳定。变桨轴承与普通滚动轴承相比,具有结构尺寸大,受载复杂,转速低,工作环境恶劣并部分裸露在外等特点,因此变桨轴承的结构设计十分重要,但变桨轴承目前的设计方法大多是依靠设计经验或参照普通轴承的设计方法,而且设计繁琐,周期长。因此,本文通过规划变桨轴承自动化设计流程,设计变桨轴承自动化设计算法,并建立变桨轴承的知识库,实现了变桨轴承的自动设计。首先,介绍了变桨轴承结构形式及其特点,并分析了变桨轴承所受载荷来源,然后对变桨轴承滚道接触应力计算方法和寿命计算方法进行了研究,并详细推导了计算过程。其次,分析了变桨轴承传统设计方法,根据风机空间尺寸和轮毂叶片尺寸确定变桨轴承外形尺寸（外圈外径、内圈内径和外圈高度）,然后根据几何约束计算变桨轴承的主参数（滚动体节圆直径、滚动体直径、滚动体个数以及内外圈滚道沟曲率半径系数）,最后根据标准和计算公式计算其他结构参数。然后,通过规划变桨轴承自动化设计流程,设计变桨轴承自动化设计算法,建立变桨轴承知识库,将变桨轴承常用数学模型储存在知识库,每次设计时无需再建立轴承数学模型,可直接在知识库选取调用即可,并将每次设计结果分类储存在知识库,作为历史数据用于后续数据分析和设计,从而实现了变桨轴承的自动化设计。最后,根据变桨轴承实际工况建立变桨轴承有限元模型,有限元模型中采用弹簧单元代替滚动体、梁单元代替螺栓,利用此有限元模型分别对传统设计方法和自动设计方法设计的变桨轴承分析计算,并将两种设计方法设计的变桨轴承结构参数和有限元验证结果进行对比。研究成果为:本文通过规划变桨轴承自动化设计流程,设计变桨轴承自动化设计算法,建立变桨轴承知识库,实现了变桨轴承的自动化设计;最后将自动设计方法设计的轴承与传统设计方法设计的轴承进行对比和有限元验证分析,证明了变桨轴承自动设计方法的合理性和有效性,为变桨轴承的设计方法提供了新的思路。

关键词：变桨轴承传统设计自动设计有限元模型

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Tribon环境下船体分段拼板图自动设计方法研究

Tribon环境下船体分段拼板图自动设计方法研究

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作者：帅涛大连理工大学

学位级别：硕士

Tribon软件是瑞典Tribon Solutions AB开发的造船专用软件,自从中国船舶工业总公司确定以Tribon作为船厂生产设计软件以来,在国内各船厂中的普及率已经很高。本论文研究分析分段拼板图在生产过程中的重要性并分析了参数化设计的关键技术... 详细信息

Tribon软件是瑞典Tribon Solutions AB开发的造船专用软件,自从中国船舶工业总公司确定以Tribon作为船厂生产设计软件以来,在国内各船厂中的普及率已经很高。本论文研究分析分段拼板图在生产过程中的重要性并分析了参数化设计的关键技术,简要说明了拼板图各参数的作用与含义,明确了研究的方向,确定了以AutoCAD为基础,并且结合Tribon GEN语句的方法,为后期自动设计软件的开发奠定基础。讨论和分析拼板图中外轮廓线和划线的自动分类定义,并且总结出各类标注的特点,确定了研究其标注尺寸和位置的计算方法。即通过读取GEN语句中不同指令编码代表的切割程序来确定拼板图角点、外板构件、划线位置和对角线的点坐标,对拼板图中每种类型的线段进行判别和分类提取整理。最后通过对这些数据的编程生成DXF文件,使自动设计软件有了可靠的基础。分段拼板图自动设计软件系统主要包含选项设置、数据输入、自动计算和数据输出四大模块。数据输入主要是从GEN文件导入,根据选项中定义的导入方式,两种导入方式的程序界面有不同,其次在导入GEN文件后,还可以将数据临时导出至软件定义的TAB中间文件,下次可以从TAB文件中直接导入所有GEN文件的数据。自动计算模块主要对外轮廓和划线分类、标注尺寸和位置等进行自动计算。数据输出一方面可以将输入数据导出至TAB中间文件,最主要的是根据计算结果自动生成分段拼板图。

关键词： Tribon环境分段拼板图自动设计 GEN文件

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群体机器人行为逻辑自动设计方法研究

群体机器人行为逻辑自动设计方法研究

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作者：陶晶晶国防科技大学

学位级别：硕士

当前,无人集群技术已成为掌握战争局势的重要焦点。智能化多机器人系统的应用已经成为生成重要战斗力、把握作战节奏的关键技术手段。其中,群体机器人系统是无人集群技术的发展首先需要突破的关键问题,也是构成多无人集群协同作战的基... 详细信息

当前,无人集群技术已成为掌握战争局势的重要焦点。智能化多机器人系统的应用已经成为生成重要战斗力、把握作战节奏的关键技术手段。其中,群体机器人系统是无人集群技术的发展首先需要突破的关键问题,也是构成多无人集群协同作战的基础。受限于群体中单机器人有限的能力和复杂战场对于群体机器人的能力需求,传统方法难以为群体机器人行为逻辑的自动设计提供有效支撑。因此,本文基于高度可解释的行为树表示方法,结合可解释的进化算法,面向复杂多变的多任务场景等挑战,瞄准群体机器人行为逻辑的智能化设计方法开展了如下四个方面的关键技术研究:(1)面向群体机器人自主化、智能化需求,针对当前对于通用灵活的适用于不同的机器人群体的自动设计方法缺乏的挑战,基于群体机器人的行为本质和结构特点,构建了群体机器人行为逻辑自动设计框架,为群体机器人行为逻辑的进化优化设计提供可行的理论架构支撑。(2)面向可解释、可优化的群体机器人行为逻辑表示方法需求,针对复杂环境下对于群体机器人在能力范围内灵活完成多种复杂任务的挑战,以及群体机器人行为逻辑的优化问题,提出了一种固定结构行为树表示的群体机器人行为逻辑模型,实现了群体机器人行为逻辑的通用可解释性表示方法的设计。另外,构建了固定结构行为树的矩阵化模型,为行为逻辑的优化算法设计打下基础。(3)面向能力受限的群体机器人完全分布式的结构特征需求,基于矩阵化的行为树表示的群体机器人行为逻辑,针对群体机器人个体感知和计算能力受限的挑战,设计了一种新的群体机器人行为逻辑进化算法。在该算法中,充分考虑了行为逻辑的表示、算法进化效率和行为逻辑评估的要求,设计了针对性的遗传造作、条件过滤机制和通过仿真实验进行行为逻辑评估的方法,从而能够通过该算法得到合适的群体机器人行为逻辑。(4)面向提出的抽象方法的实验验证需求,针对方法可扩展性、可解释性、适应性和优越性等多种性能的验证问题,基于MATLAB仿真软件、Kilombo模拟器和Kilobots群体机器人实机平台进行了对于某群体机器人在某任务场景下的多组实验,探讨了相同的群体机器人在不同复杂度的任务场景、不同的群体规模、不同的算法对比下的性能表现,为提出的群体机器人行为逻辑自动设计方法在实机系统中的进一步应用打下坚实的基础。

关键词：群体机器人群体智能自动设计可解释性行为逻辑 Kilobots

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深空探测借力飞行轨道自动设计方法研究

深空探测借力飞行轨道自动设计方法研究

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作者：李志武中国科学院研究生院

学位级别：硕士

深空探测任务中直接转移轨道一般需要较大的能量，借力飞行技术可以降低从地球的发射能量，经过多次天体借力到达目标星体，并可以一次探测多个天体。本文围绕纯借力飞行技术，对附加轨道机动和利用大气阻力—星体引力辅助变轨的多天体... 详细信息

深空探测任务中直接转移轨道一般需要较大的能量，借力飞行技术可以降低从地球的发射能量，经过多次天体借力到达目标星体，并可以一次探测多个天体。本文围绕纯借力飞行技术，对附加轨道机动和利用大气阻力—星体引力辅助变轨的多天体借力轨道设计进行了综合研究，开发了轨道自动设计的相关软件，并应用于太阳高纬探测器轨道设计。\n 本文首先研究了纯借力的多天体交会轨道设计。通过多天体的P-Rp图推测可能存在的多天体交会借力飞行方案，求解兰伯特问题，根据圆锥曲线拼接法搜索能量等高线图中匹配的C3，最后找出发射窗口。在行星借力过程中，应用B平面法进行轨道设计和优化。\n 然后分析了轨道机动的主要类型，并就拱点位置处外部和内部机动的借力飞行轨道进行了重点研究。各种轨道类型的仿真表明，和地球直接转移轨道相比，到达相同的远日点或近日点半径，拱点位置附加轨道机动的多天体交会借力飞行轨道可以更节省能量，并且增加了探测器对更多行星进行借力和到达目标行星的可能性。\n 其次对大气阻力—星体引力辅助变轨的理想情况进行了研究，推导变轨原理，分析了升阻比、中心转角、轨道类型和总能量等指标的特性。该变轨方式可以增大探测器借力时相对于借力星体转过的角度，同时也增加了进行下一步借力的可能性。\n 再次，设计并研制了轨道总体方案与发射窗口自动搜索软件。轨道总体方案软件自动判断P-Rp图相交，选择输出方案序号可直观查看借力顺序;根据JPL星历数据库，使用FORTRAN语言计算得到各天体DE405星历数据，由儒略日方法传递日期，利用C3匹配原理，设计发射窗口搜索软件，并可以保存所有计算结果。\n 最后，对太阳高纬探测器所需要的关键指标进行论证，运用上述软件搜索和满足该指标的EJ和EMJ借力方案和发射窗口，并结合外部机动3∶1+型轨道设计附加轨道机动的EEJ方案，该方案轨道倾角85°。仿真结果验证了设计方法的可行性及软件的正确、可靠性，并为进行太阳高纬探测器轨道设计提供参考。

关键词：深空探测飞行轨道自动设计太阳高纬星历数据库

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基于改进遗传算法的无源滤波器自动设计

基于改进遗传算法的无源滤波器自动设计

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作者：祁杰扬州大学

学位级别：硕士

无源滤波器应用极为广泛，其性能优劣直接决定产品的质量，对滤波器的研究和设计历来备受重视。传统的经典设计法由于人为干预过多、设计过程繁琐等缺点已经不能满足现在的技术发展需求，因此，如何利用计算机快速、准确的设计出性能良... 详细信息

无源滤波器应用极为广泛，其性能优劣直接决定产品的质量，对滤波器的研究和设计历来备受重视。传统的经典设计法由于人为干预过多、设计过程繁琐等缺点已经不能满足现在的技术发展需求，因此，如何利用计算机快速、准确的设计出性能良好的无源滤波器已成为人们关注的问题。\n 近年来随着优化算法的不断发展，将遗传算法应用于滤波器的优化设计成为研究的热点之一。本文提出了一种基于改进遗传算法无源滤波器自动设计方法。\n 论文首先介绍了无源滤波器的类型、基本原理以及经典设计方法，接着叙述了遗传算法基本概念、构成要素、特点，详细阐述了本文的改进算法并对算法的有效性进行了验证，最后提出了一种基于改进遗传算法的无源滤波器自动设计方法，并予以实现。本文的主要工作概括如下：\n 1.介绍了标准遗传算法的基本原理以及现有的一些改进方法，在此基础上提出了本文的改进算法。对于遗传算法的改进主要有三个方面，首先，在种群产生初期，引入K均值聚类算法对种群进行分类，避免了种群结构单一化，维持了群体的多样性，加快了算法的收敛；其次，采用适应度比例方法和最优个体保存方法相结合的选择策略，保证遗传算法向最优的方向进化；最后，提出了染色体分段交叉和变异策略，这样即保证了LC元件参数的多样性，又使得电路的结构能够不断变化，同时采用了可变的交叉概率。\n 2.将改进后的算法应用于常规滤波器的设计来验证本文算法的有效性，并将仿真结果与用标准遗传算法，经典定K型方法设计的滤波器性能进行比较。结果表明，使用改进后遗传算法所设计出的无源滤波器性能良好，有效的克服了标准遗传算法收敛过早，易于陷入局部极小值的缺点。\n 3.提出了一种基于遗传算法的无源滤波器自动设计方法。根据滤波器的性能指标，在不预先确定滤波器结构的情况下，对滤波器的结构和元件参数进行全局优化，自动配置滤波器内部结构及其元件参数，不依赖先验知识而获得最优解。本文使用该方法分别对低通、高通、带通以及带阻几种无源滤波器进行了仿真设计，并取得了较为满意的结果。

关键词：无源滤波器自动设计改进遗传算法元件参数

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