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Device Robust-Design by Using Response Surface Methodology
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作者 谢晓锋 鲁勇 +1 位作者 张文俊 杨之廉 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第8期817-824,共8页
Device robust-design is inherently a multiple-objective optimization problem.Using design of experiments (DoE) combined with response surface methodology (RSM) can satisfy the great incentive to reduce the number of t... Device robust-design is inherently a multiple-objective optimization problem.Using design of experiments (DoE) combined with response surface methodology (RSM) can satisfy the great incentive to reduce the number of technology CAD(TCAD) simulations that need to be performed.However,the errors of RSM models might be large enough to diminish the validity of the results for some nonlinear problems.To find the feasible design space,a new method with objectives-oriented design in generations that takes the errors of RSM model into account is presented.After the augment design of experiments in promising space according to the results of RSM model in current generation,the feasible space will be emerging as the model errors deceasing.The results on FIBMOS examples show that the methodology is efficient. 展开更多
关键词 response surface methodology design of experiments device robust-design
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光伏最大功率鲁棒控制器设计
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作者 雷志勇 陈细妹 《江苏理工学院学报》 2026年第1期107-114,共8页
针对光伏系统输出功率受环境影响而呈现的非线性时变特性,以及难以稳定跟踪最大功率点(maximum power point,MPP)的问题,提出一种基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)来优化收敛因子的光伏最大功率鲁棒控制器设计方法... 针对光伏系统输出功率受环境影响而呈现的非线性时变特性,以及难以稳定跟踪最大功率点(maximum power point,MPP)的问题,提出一种基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)来优化收敛因子的光伏最大功率鲁棒控制器设计方法。通过建立光伏阵列数学模型,引入自适应调整的学习因子与惯性权重以优化PSO算法,从而增强其全局搜索能力。同时,结合鲁棒控制理论构建H∞控制器以抑制外部扰动,并通过线性矩阵不等式配置系统极点以提升鲁棒性。实验结果表明,在局部遮挡条件下,该方法能够在0.25秒内快速跟踪到MPP,电压稳定在328 V,并且在干扰后状态变量能够迅速恢复稳定,震荡幅度降低约40%。该控制器显著提升了光伏系统在复杂环境下的动态响应与抗干扰能力,为高效、稳定的光伏发电运行提供了可靠的解决方案。 展开更多
关键词 PSO优化 收敛因子 光伏发电 最大功率 鲁棒控制器设计 学习因子 最大功率点跟踪
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基于稳健参数设计的全自动流式荧光免疫分析仪稳定性提升研究
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作者 李云鹤 兰婉玲 +2 位作者 乔峰 石盛东 官辉 《中国医疗器械杂志》 2026年第1期88-92,共5页
目的 通过引入稳健参数设计,降低全自动流式荧光免疫分析仪产品的检测结果波动,提升产品质量稳定性。方法 应用稳健参数设计原理,以磁珠转移率为目标特性,选取磁棒回退距离(A)、吸附次数(B)、清洗液体积(C)为可控因子,环境温湿度为噪声... 目的 通过引入稳健参数设计,降低全自动流式荧光免疫分析仪产品的检测结果波动,提升产品质量稳定性。方法 应用稳健参数设计原理,以磁珠转移率为目标特性,选取磁棒回退距离(A)、吸附次数(B)、清洗液体积(C)为可控因子,环境温湿度为噪声因子,利用正交试验设计结合复合噪声因子法进行试验。结果 应用稳健设计方法优化产品设计后,全自动流式荧光免疫分析仪的检测变异系数由3.08%~5.72%降至1.63%~2.93%。结论 稳健参数设计显著提升了产品检测结果稳定性,在设计端提升了产品整体质量,是一种系统性的、有效且较易掌握的设计方法。 展开更多
关键词 医疗器械 稳健参数设计 产品设计
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考虑吊杆系统性失效的多跨下承式系杆拱桥强健性设计 被引量:2
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作者 范冰辉 孙绮 +1 位作者 陈宝春 陈康明 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第2期204-217,共14页
为研究吊杆系统性失效对下承式系杆拱桥产生的动力冲击效应,首先采用3种数值计算方法(LS-DYNA重启动法、生死单元法、全动力分析法)模拟吊杆断索效应,并与吊杆破断试验的动力响应数据进行对比,以选择最优的吊杆系统性失效模拟方法;其次... 为研究吊杆系统性失效对下承式系杆拱桥产生的动力冲击效应,首先采用3种数值计算方法(LS-DYNA重启动法、生死单元法、全动力分析法)模拟吊杆断索效应,并与吊杆破断试验的动力响应数据进行对比,以选择最优的吊杆系统性失效模拟方法;其次,为加强多跨下承式系杆拱桥结构的强健性和防连续性垮塌性能,提出先简支后连续结构、刚性整体式系杆拱结构2种形式的结构体系,采用失效模拟方法分析对比了结构改造前后吊杆系统性失效下剩余结构的动力响应,并利用Simple-Johnson-Cook模型对桥梁破坏过程进行仿真,获取结构最终破坏形态;在此基础上,探讨了吊杆系统性失效下结构的连续性垮塌破坏机理。研究结果表明:LS-DYNA重启动法的模拟结果与试验数据误差较小,能够更好地模拟吊杆瞬时破坏时的工况;先简支后连续结构在吊杆系统性失效下桥道系的最终破坏损伤程度最小,传力路径更长,可以有效地延缓结构的破坏历程,减小发生连续性垮塌事故的风险,为交通疏散争取时间;而刚性整体式系杆拱结构由于初始刚度较高,易引发应力集中,导致桥道系局部过早失效。因此,先简支后连续结构可适用于新建的多跨下承式系杆拱桥的设计,或可通过在墩顶设置可更换式节点,从而将其便捷地应用于既有桥梁的强健性改造中。 展开更多
关键词 桥梁工程 多跨下承式系杆拱桥 损伤失效模型 吊杆系统性失效 强健性设计 先简支后连续结构 刚性整体式系杆拱结构
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电磁式漏电断路器保护特性分析与稳健性设计 被引量:1
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作者 李奎 于明浩 +2 位作者 牛峰 武一 卢志伟 《电工技术学报》 北大核心 2025年第22期7375-7386,共12页
电磁式漏电断路器无需辅助电源,在线路发生断相等故障后仍能进行漏电保护,广泛应用于漏电保护要求较高的场合。该文针对电磁式漏电断路器的漏电保护驱动电路与漏电保护特性稳健性开展研究。首先,分析电磁式漏电断路器的工作原理,研究串... 电磁式漏电断路器无需辅助电源,在线路发生断相等故障后仍能进行漏电保护,广泛应用于漏电保护要求较高的场合。该文针对电磁式漏电断路器的漏电保护驱动电路与漏电保护特性稳健性开展研究。首先,分析电磁式漏电断路器的工作原理,研究串-并联电容补偿漏电驱动电路的拓扑结构与工作原理;其次,针对串-并联电容补偿漏电驱动电路,确定补偿电容匹配关系及其与漏电动作值的关系,分析剩余电流互感器磁滞特性与饱和特性对补偿电容匹配关系的影响;最后,研究补偿电容分散性和铁心磁参数分散性对漏电保护特性的影响,并对剩余电流互感器及补偿电容进行优化设计,提升了电磁式漏电断路器漏电保护特性的稳健性。 展开更多
关键词 电磁式漏电断路器 漏电保护特性 电路拓扑分析 剩余电流互感器 稳健性设计
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飞鸟式拱桥考虑系杆断索的防连续性垮塌设计 被引量:1
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作者 范冰辉 邹金岐 +2 位作者 陈铿 陈宝春 陈康明 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第5期414-426,共13页
为提高飞鸟式拱桥在系杆断索下的防连续性垮塌能力,基于强健性设计的备用路径法,结合相关工程案例与研究,提出了三角刚架区、钢管混凝土立柱、带斜压杆式立柱及立柱节点部分简支体系等4种局部加强结构体系;建立LS-DYNA显式动力学断索模... 为提高飞鸟式拱桥在系杆断索下的防连续性垮塌能力,基于强健性设计的备用路径法,结合相关工程案例与研究,提出了三角刚架区、钢管混凝土立柱、带斜压杆式立柱及立柱节点部分简支体系等4种局部加强结构体系;建立LS-DYNA显式动力学断索模拟方法,并基于室内试验数据与仿真结果进行了对比分析和验证;采用该断索模拟方法,对4种结构体系在系杆断索下的动力响应进行仿真,分别对主跨和边跨构件的内力极值进行了比较,并对结构承载力进行验算。研究结果表明:LS-DYNA动力分析法误差较小,适用于系杆拱桥中水平系杆断索的动力响应模拟分析;4种结构体系均有效降低了系杆断索下剩余结构的动力响应,其中钢管混凝土立柱体系对改善边拱肋弯矩和纵梁弯矩的动力响应最为显著,而立柱节点部分简支体系则最有利于降低主拱肋和立柱弯矩的动力响应;将钢管混凝土立柱体系应用于新建飞鸟式拱桥,从结构动力性能和外观协调性上综合效益最佳;将立柱节点部分简支体系应用于既有飞鸟式拱桥的改造,既能改善结构动力性能又能有效防止节点开裂,且施工成本低廉、简便易行,经济性最好,从而为该桥型的强健性设计和改造提供了各自适用、可行的途径。 展开更多
关键词 桥梁工程 飞鸟式拱桥 强健性设计 防连续性垮塌 系杆断索 钢管混凝土立柱 立柱节点部分简支
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多源不确定性对涡轮部件气动与换热性能影响的研究进展
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作者 邹正平 陈永超 +4 位作者 姚李超 王小京 罗佳奇 李维 曾军 《推进技术》 北大核心 2025年第10期1-44,共44页
几何与气动热力参数等客观偏差引起涡轮部件实际性能的随机波动,此影响在超高负荷等极端情况下显著增强,导致实际性能剧烈分散甚至出现“黑天鹅”事件;设计研究人员的主观认知不足也会干扰涡轮的设计和分析结果。因此,降低多源不确定性... 几何与气动热力参数等客观偏差引起涡轮部件实际性能的随机波动,此影响在超高负荷等极端情况下显著增强,导致实际性能剧烈分散甚至出现“黑天鹅”事件;设计研究人员的主观认知不足也会干扰涡轮的设计和分析结果。因此,降低多源不确定性影响对提升全寿命周期涡轮部件的实际性能具有重要意义。本文详细介绍了不确定性来源与分布特征、不确定性量化分析方法、不确定性对涡轮性能影响等方面的研究进展,探讨了如何在涡轮设计、制造和实际运行中抑制不确定性影响并提出了涡轮不确定性研究面临的挑战。已有研究表明:当前已针对不确定性来源与分布特征、不确定性量化分析方法、不确定性引起涡轮性能的随机波动等方面开展了广泛深入的研究,其中,识别不确定性来源并明确其分布特征、发展量化分析方法是量化不确定性对涡轮性能影响的基础;这些研究为发展计及不确定性影响的涡轮设计方法、制造工艺和运行-维护策略提供关键支撑。整体来看,在研究基础方面,仍须进一步补充全面充分的实测数据和涡轮复杂流动背后的物理知识,并不断发展稀疏高精度的量化分析方法,进而精确量化超高负荷等极端情况下不确定性对涡轮性能的显著影响,深入探究不确定性影响与流动状态非线性变化的耦合作用机制。在此基础上,全面发展计及不确定性影响的鲁棒性设计方法、制造工艺和运行-维护策略,以有效提升涡轮部件全寿命周期内的实际性能。 展开更多
关键词 涡轮 多源不确定性 分布特征 不确定性量化分析 非线性影响 鲁棒性设计 综述
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面向不确定度的机床系统正交鲁棒设计方法
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作者 韦进文 郭志俊 李东旭 《机电工程》 北大核心 2025年第4期780-788,共9页
针对数控机床加工中存在不确定度从而影响机床加工精度的问题,依据广义叉积(GCP)鲁棒定理所明确的“叉矩阵(CM)正交则积向量(PV)鲁棒性最强”,提出了一种新的机床控制系统鲁棒设计方法。首先,采用了牛顿法建立了机床的动力学模型,并利... 针对数控机床加工中存在不确定度从而影响机床加工精度的问题,依据广义叉积(GCP)鲁棒定理所明确的“叉矩阵(CM)正交则积向量(PV)鲁棒性最强”,提出了一种新的机床控制系统鲁棒设计方法。首先,采用了牛顿法建立了机床的动力学模型,并利用阶跃响应方法分析了不确定度对控制系统性能的影响;其次,详细阐述了GCP鲁棒定理,并将其应用于机床的控制系统设计,即用差分方程系数构造CM、输入输出序列构造PV,得到了系统的GCP形式;然后,在状态空间对系统进行了状态反馈设计,建立了满足CM正交条件的方程组,通过求解该正交方程组确定了控制器参数;最后,采用了蒙特卡洛法(MCM)仿真与加工实验,对该方法的有效性进行了验证。研究结果表明:采用该方法的正交鲁棒系统具有强鲁棒性,对比传统的极点配置系统和滑模控制系统,实验加工误差的期望值分别降低了40.4%和12.3%。该方法能有效抑制不确定度的影响,可为机床控制系统鲁棒设计提供参考。 展开更多
关键词 不确定度 广义叉积 叉矩阵 积向量 正交鲁棒设计 蒙特卡洛法 控制系统性能
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高速冲击下弹载器件缓冲结构稳健性优化设计
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作者 程文鑫 杨伟龙 +2 位作者 刘启明 赵丽旸 李涛 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2025年第4期89-95,共7页
弹载器件缓冲结构不仅要保障弹载器件免受损坏,还要防止其因缓冲材料塑性变形吸能发生过大位移。在高速冲击下提高其抗过载能力是缓冲防护设计的关键。为此,建立了包含弹载器件缓冲结构的高速冲击仿真模型,并通过空气炮高速冲击试验验... 弹载器件缓冲结构不仅要保障弹载器件免受损坏,还要防止其因缓冲材料塑性变形吸能发生过大位移。在高速冲击下提高其抗过载能力是缓冲防护设计的关键。为此,建立了包含弹载器件缓冲结构的高速冲击仿真模型,并通过空气炮高速冲击试验验证了该模型的准确性,进而构建了更全面的导引舱仿真模型。以弹载器件缓冲结构相关参数为设计变量,以光学模组最大相对位移为响应量,构建了表征二者之间映射关系的Kriging代理模型,并对弹载器件缓冲结构进行了稳健性优化设计。结果表明:通过优化弹载器件缓冲结构参数,在保证弹载器件不受损伤的前提下,光学模组最大相对位移从3.54 mm降低到了3.01 mm,稳健性明显提高,对该类结构的设计研究具有一定参考价值。 展开更多
关键词 稳健性 优化设计 弹载器件 缓冲结构 高速冲击
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SiC MOSFET雪崩可靠性验证实验平台研制
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作者 刘冬 朱辰 +2 位作者 林超彪 任娜 屈万园 《实验科学与技术》 2025年第6期9-16,共8页
为满足碳化硅功率MOSFET器件雪崩鲁棒性性能评估与可靠性量化分析与测试的教学实验需求,自研SiC MOSFET可靠性验证实验平台。提出功率SiC MOFET器件驱动电路设计与应用方案,构建实验平台等效电路模型并进行参数仿真,设计、制作测试电路... 为满足碳化硅功率MOSFET器件雪崩鲁棒性性能评估与可靠性量化分析与测试的教学实验需求,自研SiC MOSFET可靠性验证实验平台。提出功率SiC MOFET器件驱动电路设计与应用方案,构建实验平台等效电路模型并进行参数仿真,设计、制作测试电路板并搭建整体实验平台。开展商用SiC MOSFET可靠性实验与研究,分析其性能失效前后的电流电压响应曲线,并研究不同感性负载对雪崩特性的影响,测试结果遵循功率MOSFET器件理论规律,验证了实验平台的可用性。该平台开放性强、功能可扩展、成本低,可用于功率器件教学实训和创新科研,为我国功率器件与芯片领域的卓越工程师培养提供试验平台。 展开更多
关键词 功率SiC MOSFET 雪崩鲁棒性 实验平台 电路设计 印制电路板
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基于疲劳寿命的悬架控制臂多目标稳健性优化 被引量:4
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作者 孙涛 蒋荣超 刘大维 《机械设计》 北大核心 2025年第1期85-93,共9页
轻量化设计是减少汽车尾气排放和燃油消耗的重要途经之一,而设计参数的不确定性会影响优化设计结果的可靠性。文中以汽车麦弗逊悬架下控制臂为研究对象,对其模态及刚度进行有限元分析,并采用名义应力法对其进行疲劳寿命预测。基于网格... 轻量化设计是减少汽车尾气排放和燃油消耗的重要途经之一,而设计参数的不确定性会影响优化设计结果的可靠性。文中以汽车麦弗逊悬架下控制臂为研究对象,对其模态及刚度进行有限元分析,并采用名义应力法对其进行疲劳寿命预测。基于网格变形技术将控制臂的7个关键几何参数定义为设计变量,以疲劳寿命和质量为优化目标,基于响应面和克里金近似模型,以及NSGA-Ⅱ算法对控制臂进行多目标确定性优化,采用熵权TOPSIS法挖掘Pareto解集的最优解。针对设计变量的不确定性,在确定性优化中加入6σ约束对控制臂进行多目标稳健性优化。优化结果表明:在刚度和模态满足设计要求的同时,控制臂的质量减小了4.83%,寿命提高了83.95%,所有性能均达到8σ水平,取得较好的优化效果。 展开更多
关键词 悬架控制臂 疲劳寿命 确定性优化 稳健性设计 响应面近似模型
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船舶不确定性设计优化方法
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作者 李恒 刘祖源 +1 位作者 冯佰威 郑强 《船舶》 2025年第2期1-12,共12页
在船舶设计优化中,设计变量或运营环境中存在的不确定性因素可能导致船舶性能无法达到设计工况的最优目标,甚至导致船舶因性能显著下降而使原设计方案失效。为了降低不确定性因素对船舶性能的影响,提高船舶设计方案在不确定性因素影响... 在船舶设计优化中,设计变量或运营环境中存在的不确定性因素可能导致船舶性能无法达到设计工况的最优目标,甚至导致船舶因性能显著下降而使原设计方案失效。为了降低不确定性因素对船舶性能的影响,提高船舶设计方案在不确定性因素影响下的稳健性和可靠性,该文将不确定性设计优化方法引入船舶设计,构建了不确定性因素影响下的船舶设计优化数学模型及其求解流程,并将其应用于散货船设计优化中。优化结果表明:相较于确定性优化方案,不确定性优化方案更为优越,其稳健性和可靠性得到了显著提升。 展开更多
关键词 船舶设计 不确定性优化 稳健性 可靠性
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考虑水土参数变异性的盾构隧道开挖面支护力设计方法 被引量:1
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作者 胡子威 雷明锋 +3 位作者 张运波 肖凤龙 杨鹏亮 贾朝军 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期259-271,共13页
随着隧道工程技术的发展,稳健性设计已成为确保工程安全与效率的关键。鉴于传统的确定性计算无法充分考虑地层和水力参数空间变异性对盾构隧道开挖面稳定性影响的问题,采用随机场理论,充分考虑地层参数的空间变异性及其自相关性的影响... 随着隧道工程技术的发展,稳健性设计已成为确保工程安全与效率的关键。鉴于传统的确定性计算无法充分考虑地层和水力参数空间变异性对盾构隧道开挖面稳定性影响的问题,采用随机场理论,充分考虑地层参数的空间变异性及其自相关性的影响。基于极限上限分析定理,采用三维空间离散技术,构建不确定性条件下盾构隧道开挖面三维螺旋破坏机构模型。在此基础上,通过结合三维离散破坏机构的速度场和功率平衡方程,建立不确定性条件下盾构隧道开挖面支护力的计算方法,并与相关研究进行了对比验证。之后,开展了地层和水力参数不确定性对隧道开挖面失效概率的影响分析。在此基础上,提出适用于工程的盾构隧道开挖面支护力稳健性设计方法,并开发快速计算程序。最后,结合工程案例,应用所提出的设计方法进行分析设计,并与工程实践进行对比。研究结果表明:不确定性条件下盾构隧道开挖面支护力计算方法在确定性与不确定性分析中均可靠;孔隙水压力系数变异性的影响较摩擦角和黏聚力的变异系数更大;变异系数和自相关距离的增大使随机计算的支护力分布更离散。提出的盾构隧道开挖面支护力稳健性设计方法和工程实测结果吻合较好,可为相关工程施工与设计提供指导。 展开更多
关键词 随机场理论 开挖面稳定性 三维上限分析 稳健性设计
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轮式拖拉机变速箱自动控制算法的设计与验证
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作者 张梅红 《农机化研究》 北大核心 2025年第6期239-245,共7页
轮式拖拉机变速箱自动控制技术对于提高拖拉机的操作效率和安全性具有重要意义。为此,提出了一种农用轮式拖拉机的数字模型,以及发动机和变速器的自动控制算法。算法基于系统方法,将轮式拖拉机视为一个多子系统组成的复杂系统,包括发动... 轮式拖拉机变速箱自动控制技术对于提高拖拉机的操作效率和安全性具有重要意义。为此,提出了一种农用轮式拖拉机的数字模型,以及发动机和变速器的自动控制算法。算法基于系统方法,将轮式拖拉机视为一个多子系统组成的复杂系统,包括发动机、变速器、起落架、吊钩负载和操作员的控制动作等子系统,并优化了换挡的逻辑和功能。通过MatLab软件及其应用程序、Simulink、Sim-scape等工具对拖拉机的工作条件进行仿真,对算法进行验证和优化,结果表明:控制算法参数可在拖拉机操作循环中提供最小的燃料消耗率,且具有良好的鲁棒性和稳定性,在各种工作条件下都能够有效工作。研究结果可为提高拖拉机的性能和可靠性、降低维护成本提供一定的理论参考与技术支撑。 展开更多
关键词 轮式拖拉机 变速箱自动控制 算法设计 仿真验证 燃油效率 鲁棒性
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柳杉层状压缩木家具构件的旋转焊接节点工艺优化
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作者 何佳容 霍鸿飞 +2 位作者 吴嘉伟 李素瑕 张仲凤 《林业工程学报》 北大核心 2025年第6期183-189,共7页
压缩木具有环保可持续、稳定性高、美观实用和创新发展潜力高等特性。通过探索圆棒榫旋转焊接技术在压缩木板节点连接结构中的应用,为其提供一种更高效、更环保、更可靠的连接方式,以提高其绿色环保性和加工效率,从而推动家具行业的创... 压缩木具有环保可持续、稳定性高、美观实用和创新发展潜力高等特性。通过探索圆棒榫旋转焊接技术在压缩木板节点连接结构中的应用,为其提供一种更高效、更环保、更可靠的连接方式,以提高其绿色环保性和加工效率,从而推动家具行业的创新发展。基于稳健优化设计理念,采用正交试验方法,探究了不同材料(原竹、木荷、榉木)所制圆棒榫、不同进给速度(270,390,510 mm/min)及不同孔径比(10/9,10/8,10/7)三方面因素对焊接工艺性能的影响规律,并进一步对各组结果进行信噪比分析,以更好地实现高质量的工艺优化结果。经过稳健优化得到的最佳工艺:木荷榫,进给速度为510 mm/min,榫径孔径比10/7。相比直观最佳组(G9),稳健优化组的承载力提高了8.38%,信噪比提高了1.39%;相对传统五金连接构件的抗弯力提高了326.61%,信噪比提高了33.35%,可见该技术在压缩木板中具有较高的适用性和明显的优势性。该研究拓宽了该技术的应用领域,为其在其他种类木材中的应用提供了指导,也推动了此技术的研究和发展,从而为家具企业的创新发展和产业升级作出了积极贡献。 展开更多
关键词 旋转焊接 层状压缩木 稳健设计 工艺优化 L型构件
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临近空间长航时无人机飞发一体气动设计研究进展
16
作者 甘文彪 管晨曦 +1 位作者 庄俊杰 向锦武 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第11期79-96,I0002,共19页
临近空间长航时无人机在持续侦察、通信中继、广域预警、应急救灾等任务中具有重要作用。然而,由于大气稀薄以及跨高度域飞行的特性,该类飞行器面临低雷诺数效应突出、推进效率低、飞发耦合严重等问题,需开展飞发一体气动设计研究。本... 临近空间长航时无人机在持续侦察、通信中继、广域预警、应急救灾等任务中具有重要作用。然而,由于大气稀薄以及跨高度域飞行的特性,该类飞行器面临低雷诺数效应突出、推进效率低、飞发耦合严重等问题,需开展飞发一体气动设计研究。本文面向临近空间长航时无人机梳理了飞发一体化设计的技术研究进展:首先,基于临近空间飞行器的布局特征,划分为常规布局高空长航时无人机、低动态大柔性布局高空长航时飞行器以及隐身布局高空长航时无人机三类,并分别指明其主要技术挑战与飞发一体化设计重点。其次,阐述飞发一体气动设计的理论体系,即“建模-约束-任务-评估”的系统研究模式及框架。接着,介绍稳健优化设计方法在飞发一体化设计中的应用:常规布局平台宜采用飞发一体稳健优化,低动态布局平台需关注分布式动力机身一体化稳健设计,隐身布局平台则强调机体进排气稳健设计。在此基础上,进一步探讨变桨距被动控制、鼓包控制等被动流动控制方法,以及合成双射流等主动流动控制增效技术在提升气动与推进性能中的潜力,并总结三类典型平台的研究侧重点。最后,针对临近空间长航时无人机飞发一体化设计,归纳了“建模-约束-任务-评估”的研究模式和关键技术重点,并展望了飞发一体稳健优化和流动控制的未来发展方向。 展开更多
关键词 临近空间 长航时无人机 飞行-推进一体化设计 稳健优化设计 流动控制
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考虑不确定性的武器多体系统快速鲁棒性设计
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作者 马远卓 李晨旭 +3 位作者 汪有钰 张智勇 丁阿乃 李洪双 《中国机械工程》 北大核心 2025年第3期398-406,共9页
考虑不确定性参数的武器多体系统鲁棒性设计存在多体系统动力学建模、分析和鲁棒性设计优化求解效率较低的难题。为此,基于概率论数理统计方法进行武器多体系统不确定性建模和表征,包括随机参数快速识别和表征以及载荷随机过程的高效模... 考虑不确定性参数的武器多体系统鲁棒性设计存在多体系统动力学建模、分析和鲁棒性设计优化求解效率较低的难题。为此,基于概率论数理统计方法进行武器多体系统不确定性建模和表征,包括随机参数快速识别和表征以及载荷随机过程的高效模拟。以某舰载火炮为例,利用多体系统传递矩阵法进行炮口振动品质的快速求解,并与ADAMS仿真结果对比。基于PCE-Kriging(PCK)代理模型、多目标子集模拟优化方法和单循环鲁棒性求解策略,将原始双循环鲁棒性设计优化问题转化为单循环优化问题并进行高效求解。基于不确定性输入、某舰炮的多体系统传递矩阵法动力学模型及相应的PCK代理模型,分别采用双循环及单循环鲁棒性设计优化方法进行该舰炮模型的鲁棒性设计,对比优化结果验证了所提快速鲁棒性设计方法的性能。 展开更多
关键词 多体系统动力学 多体系统传递矩阵法 子集模拟优化 鲁棒性设计优化
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基于主动学习多输出高斯过程模型的可靠性稳健设计优化
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作者 冯泽彪 汪建均 马妍 《管理科学学报》 北大核心 2025年第12期88-107,共20页
针对多响应的质量改进问题,本文在多输出高斯过程建模框架下,提出了一种基于主动学习的多响应可靠性稳健设计优化(reliability-based robust design optimization,RBRDO)方法.首先,开发基于改进D-optimal设计的主动学习响应曲面建模方法... 针对多响应的质量改进问题,本文在多输出高斯过程建模框架下,提出了一种基于主动学习的多响应可靠性稳健设计优化(reliability-based robust design optimization,RBRDO)方法.首先,开发基于改进D-optimal设计的主动学习响应曲面建模方法,以提升试验设计点的利用效率;其次,构造考虑响应相关性的协方差结构,推导多输出高斯过程预测偏导数的表达式,并结合一次二阶矩理论构建风险成本函数;然后,基于多输出高斯过程模型构建多元质量损失函数,进而建立参数优化模型;最后,利用遗传算法获得Pareto解集,并采用最短距离法确定最优解.案例分析结果表明,所提方法有效刻画了响应间的相关性,提升了响应曲面模型和导数预测模型的预测精度,获得了兼顾稳健性和可靠性的最优输入参数设置. 展开更多
关键词 多输出高斯过程模型 主动学习 可靠性稳健设计优化 质量损失 风险成本
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基于耐撞性拓扑优化的TS级可导向防撞垫设计
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作者 谭舜 雷正保 《机械设计》 北大核心 2025年第4期27-32,共6页
JTG B05-01—2013《公路护栏安全性能评价标准》对公路防撞垫提出了更高的要求,严格规定了小型客车对防撞垫的各项碰撞条件(正碰、偏碰、斜碰、正向侧碰)和评价指标。文中基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,提出吸能盒的拓扑优化... JTG B05-01—2013《公路护栏安全性能评价标准》对公路防撞垫提出了更高的要求,严格规定了小型客车对防撞垫的各项碰撞条件(正碰、偏碰、斜碰、正向侧碰)和评价指标。文中基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,提出吸能盒的拓扑优化结构。通过正交试验设计对吸能盒横截面的参数进行优化,再结合稳健性设计确定吸能盒横截面各因素水平的最佳组合,使吸能效果达到最佳。参考上述标准的碰撞条件,通过有限元仿真分析,将稳健性优化后的防撞垫与优化前的防撞垫加速度进行对比,结果表明:稳健性试验后的正碰工况下的防撞垫最大加速度减小了18 m/s^(2),偏碰和斜碰工况下也满足安全标准,且防撞等级满足TS级安全防护标准。 展开更多
关键词 可导向防撞垫 耐撞性拓扑优化 正交试验设计 有限元仿真 稳健性设计
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考虑强健性的下承式刚架系杆拱桥设计评估与优化
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作者 陈建峰 廖卫保 +2 位作者 吴庆雄 陈康明 王渠 《水利与建筑工程学报》 2025年第6期32-39,共8页
下承式刚架系杆拱桥的强健性设计对保障结构在吊杆断裂等突发状况下的安全至关重要。为建立有效的强健性设计与优化方法,以一座85 m下承式刚架系杆拱桥为工程背景,提出拱桥强健性设计基本流程和设计规定。通过悬吊桥面系简化计算方法结... 下承式刚架系杆拱桥的强健性设计对保障结构在吊杆断裂等突发状况下的安全至关重要。为建立有效的强健性设计与优化方法,以一座85 m下承式刚架系杆拱桥为工程背景,提出拱桥强健性设计基本流程和设计规定。通过悬吊桥面系简化计算方法结合全桥杆系模型开展分析,对原桥加劲纵梁的强健性进行评估与优化。研究结果表明:强健性设计计算流程适用性良好,其分析规定为横向折减系数:1、2、3车道(> 3车道按3车道布载)分别取1.0、0.75和0.52;恒载与活载分项系数分别取1.2、0.9。原桥加劲纵梁弯矩安全系数为0.15~0.17、剪力安全系数为0.71~0.82,强健性不足,无法抵抗吊杆断裂冲击。优化后加劲纵梁需满足抗弯刚度EI≥9.90×10^(5)k N·m^(2),抗剪刚度GA≥5.06×10^(6)k N,方可使悬吊桥面系满足强健性要求。 展开更多
关键词 下承式刚架系杆拱 强健性设计 悬吊桥面系简化计算方法 加劲纵梁 结构优化
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