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面向宽速域变体飞行的高超声速飞行器构型设计优化
1
作者 龙腾 张尧 +2 位作者 史人赫 叶年辉 张宝收 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期414-425,共12页
传统固定构型乘波体飞行器难以在宽速域飞行剖面保持最佳性能。为此,开展了变体高超声速乘波体飞行器构型设计优化技术的研究,构建了变体飞行器构型设计优化框架。提出了考虑边缘变形的变体乘波体构型类函数/形函数变换(CST)参数化方法... 传统固定构型乘波体飞行器难以在宽速域飞行剖面保持最佳性能。为此,开展了变体高超声速乘波体飞行器构型设计优化技术的研究,构建了变体飞行器构型设计优化框架。提出了考虑边缘变形的变体乘波体构型类函数/形函数变换(CST)参数化方法;根据兼顾气动力、热、射程的变体收益评估模型,采用基于Kriging代理模型的约束差分进化算法求解多个工况下的最优构型。对比基准固定构型,以最优构型变体飞行能够显著改善飞行器宽速域飞行性能,升阻比平均提升4.82%,再入弹道增程4.13%,验证了变体构型优化技术的有效性,其对高超声速变体飞行器设计、研制具有参考价值。 展开更多
关键词 宽速域变体飞行器 乘波体 气动力热 气动优化设计
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约束过滤器与代理模型辅助的粒子群优化方法
2
作者 史人赫 高南南 +2 位作者 龙腾 叶年辉 李昊达 《宇航学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1857-1870,共14页
针对飞行器等复杂工程系统优化设计面临的计算求解耗时、可行域收敛困难等问题,提出了一种基于约束过滤器的代理模型辅助粒子群优化方法(SAPSO-CF)。该方法结合粒子群优化框架与径向基函数,有效降低了计算成本。提出一种双重过滤采样策... 针对飞行器等复杂工程系统优化设计面临的计算求解耗时、可行域收敛困难等问题,提出了一种基于约束过滤器的代理模型辅助粒子群优化方法(SAPSO-CF)。该方法结合粒子群优化框架与径向基函数,有效降低了计算成本。提出一种双重过滤采样策略,结合基于Kreisselmeier-Steinhauser约束过滤器的全局探索与基于子空间径向基函数的局部搜索,同时改善新增样本的可行性与最优性,引导粒子群优化过程快速收敛。标准数值算例测试结果表明,与GLoSADE、C2oDE方法相比,SAPSO-CF方法在全局收敛性、鲁棒性以及优化效率方面具有优势。采用SAPSO-CF方法求解固体火箭发动机多学科设计优化问题,在满足燃烧室、喷管等学科约束条件下,优化后发动机总冲性能提升了15.3%,且最优性优于GLoSADE方法,验证了SAPSO-CF方法的有效性与工程实用性。 展开更多
关键词 粒子群优化 径向基函数 Kreisselmeier-Steinhauser方程 过滤器方法 多学科设计优化
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助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标近似优化
3
作者 翟艺云 龙腾 +2 位作者 刘震宇 史人赫 叶年辉 《上海航天（中英文）》 CSCD 2024年第3期110-120,共11页
针对助推滑翔变体飞行器弹道方案最优变形求解难、多设计指标相互矛盾等问题,开展助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标设计优化研究。首先构建了助推滑翔变体飞行器全程弹道方案优化框架,通过内外层分别优化控制参数及弹道方案参数,并建... 针对助推滑翔变体飞行器弹道方案最优变形求解难、多设计指标相互矛盾等问题,开展助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标设计优化研究。首先构建了助推滑翔变体飞行器全程弹道方案优化框架,通过内外层分别优化控制参数及弹道方案参数,并建立了以起飞质量最小、射程最大为优化目标的弹道方案多目标优化模型。在弹道建模中,基于牛顿迭代法建立助推段弹道模型,基于伪谱法建立最优变体再入滑翔段弹道模型。此外,提出了基于差分进化的多目标近似约束优化方法(MACO-DE),实现助推滑翔变体飞行器弹道方案优化。对比初始方案,在射程不变情况下,起飞质量至多降低3.81%,在起飞质量不变情况下,射程至多提升6.62%,从而验证了全程弹道模型的合理性与MACO-DE方法的有效性。 展开更多
关键词 助推滑翔变体飞行器 全程弹道 弹道优化 多目标优化 近似优化
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一种基于推进剂消耗优化的卫星小推力器布局设计 被引量：6
4
作者 彭磊 刘莉 +2 位作者 龙腾 郭晓松 史人赫 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期268-277,共10页
针对小推力器安装角度对卫星南北位置保持、东西位置保持和姿态控制效率的影响,从而决定推进剂需求量,提出一种推进剂消耗过程耦合建模与求解方法,并建立了小推力器安装角度优化模型。该方法采用定点迭代对转移轨道阶段推进剂消耗量和... 针对小推力器安装角度对卫星南北位置保持、东西位置保持和姿态控制效率的影响,从而决定推进剂需求量,提出一种推进剂消耗过程耦合建模与求解方法,并建立了小推力器安装角度优化模型。该方法采用定点迭代对转移轨道阶段推进剂消耗量和静止轨道阶段推进剂消耗量与贮箱尺寸之间耦合过程进行解耦,并建立了不同阶段推进剂消耗量估算模型。以卫星寿命期推进剂需求量最少为优化目标,建立了小推力器布局优化模型。通过实际的小推力器布局设计实例,分别采用遗传算法和序列径向基函数代理模型(SRBF)优化策略进行优化。优化结果表明相比于基于经验设计,SRBF可以有效地降低推进剂需求量,而且对比遗传算法,优化效率得到了显著提高。 展开更多
关键词 小推力器布局 推进剂优化 卫星设计优化 代理模型
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多学科设计优化技术发展及在航空航天领域的应用 被引量：13
5
作者 龙腾 刘建 +2 位作者 孟令涛 史人赫 刘莉 《航空制造技术》 2016年第3期24-33,共10页
首先指出了多学科设计优化(MDO)对于现代飞行器设计的意义和多学科设计优化的主要研究内容。在调研国内外参考文献的基础上,分别对面向MDO的飞行器建模技术、灵敏度分析技术、优化算法、代理模型技术、MDO策略以及MDO框架6项关键技术发... 首先指出了多学科设计优化(MDO)对于现代飞行器设计的意义和多学科设计优化的主要研究内容。在调研国内外参考文献的基础上,分别对面向MDO的飞行器建模技术、灵敏度分析技术、优化算法、代理模型技术、MDO策略以及MDO框架6项关键技术发展状况以及MDO在航空航天领域的应用状态进行了总结和概述,最后指出了技术的未来研究方向以及MDO在航空航天领域进一步推广所需要解决的问题。 展开更多
关键词 多学科设计优化 飞行器设计 航空航天
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基于支持向量拟合代理模型的卫星多学科设计优化 被引量：1
6
作者 史人赫 刘莉 +2 位作者 龙腾 郭晓松 彭磊 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期481-486,共6页
为了提高卫星的设计质量与效率,建立以卫星总质量最小为优化目标的多学科设计优化问题,主要考虑轨道、有效载荷、电源和结构4个分系统的设计并梳理其耦合关系,整理并建立了较为详细且贴近工程实际的学科分析模型。本文提出了基于支持向... 为了提高卫星的设计质量与效率,建立以卫星总质量最小为优化目标的多学科设计优化问题,主要考虑轨道、有效载荷、电源和结构4个分系统的设计并梳理其耦合关系,整理并建立了较为详细且贴近工程实际的学科分析模型。本文提出了基于支持向量拟合(Support vector regression,SVR)代理模型的优化策略,并将其应用于海洋卫星多学科设计优化中。本文算例卫星参考海洋一号卫星(HY-1),优化后整星质量相对于初始质量下降了约14.1%。优化结果表明了卫星多学科优化设计(Multidisciplnary design optimization,MDO)模型的合理性和该优化策略的有效性,为进一步探索代理模型技术在卫星MDO设计当中的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 海洋卫星 多学科优化设计 支持向量拟合 代理模型
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基于神经网络的防空武器目标智能分配方法 被引量：17
7
作者 龙腾 刘震宇 +1 位作者 史人赫 王生印 《空天防御》 2021年第1期1-7,共7页
为满足现代防空作战高动态环境对武器目标实时智能分配的迫切需求,提出了一种基于神经网络的防空武器目标智能分配方法。首先综合考虑武器数量及拦截能力等要素,以毁伤效能最大为优化目标,建立武器目标分配问题优化模型;在此基础上,构... 为满足现代防空作战高动态环境对武器目标实时智能分配的迫切需求,提出了一种基于神经网络的防空武器目标智能分配方法。首先综合考虑武器数量及拦截能力等要素,以毁伤效能最大为优化目标,建立武器目标分配问题优化模型;在此基础上,构建基于神经网络的武器目标智能分配框架,基于分配方案数据集训练武器分配决策神经网络,并通过神经网络预测实现当前武器资源对威胁目标的准确高效分配。仿真结果表明,相比于传统基于离散差分进化的规划求解方法,基于神经网络的防空武器目标智能分配方法能够获取毁伤效能更优的武器目标分配方案,且计算成本降低了99.9%以上,从而验证了所提方法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 防空作战 武器目标分配 毁伤效能 任务规划 神经网络
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考虑高耗时约束的全电推进卫星多学科优化 被引量：8
8
作者 袁斌 刘莉 +2 位作者 李怀建 龙腾 史人赫 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期500-507,共8页
为提高卫星系统整体性能与优化设计效率,本文采用多学科设计优化(MDO)方法进行全电推进卫星总体参数优化。主要考虑轨道转移、位置保持、空间环境、供配电、结构及质量六个学科,以整星质量最小为优化目标,考虑轨道转移时间等约束条件,... 为提高卫星系统整体性能与优化设计效率,本文采用多学科设计优化(MDO)方法进行全电推进卫星总体参数优化。主要考虑轨道转移、位置保持、空间环境、供配电、结构及质量六个学科,以整星质量最小为优化目标,考虑轨道转移时间等约束条件,建立了全电推进卫星MDO模型。提出一种基于增广拉格朗日乘子法的高效全局优化方法(ALM-EGO)以快速求解卫星MDO问题。标准数值算例对比研究表明,对于处理高耗时约束优化问题,ALM-EGO方法在全局收敛性与优化效率方面具有一定的优势。最后,采用ALM-EGO求解全电推进卫星MDO问题,优化后的全电推进卫星设计方案满足各类工程设计约束,实现整星减重161.09 kg,从而验证了本文所建立模型的合理性和ALM-EGO方法的有效性。 展开更多
关键词 全电推进卫星 多学科设计优化 高效全局优化方法 代理模型 增广拉格朗日乘子法
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考虑性能及成本的固体火箭发动机多学科设计优化 被引量：8
9
作者 叶年辉 胡少青 +2 位作者 李宏岩 史人赫 龙腾 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期70-79,共10页
为综合考虑固体火箭发动机燃烧室、药柱、喷管等部件成本与内弹道性能的相互影响,梳理其耦合关系,并建立了以总冲最大、成本最小为优化目标的固体火箭发动机多学科设计优化(MDO)模型。为降低MDO问题的计算成本,提出一种基于Kriging代理... 为综合考虑固体火箭发动机燃烧室、药柱、喷管等部件成本与内弹道性能的相互影响,梳理其耦合关系,并建立了以总冲最大、成本最小为优化目标的固体火箭发动机多学科设计优化(MDO)模型。为降低MDO问题的计算成本,提出一种基于Kriging代理模型的多目标自适应优化方法(KRGMAOM)。优化过程中,分别对目标与约束构建Kriging模型,并采用多目标优化算法求解,在伪Pareto解中综合考虑支配关系与分布特性选取新增样本点,引导优化快速收敛。算例结果表明,KRG-MAOM算法在全局收敛性与优化效率方面具有显著优势。最后,采用KRG-MAOM算法求解该MDO问题,得到可行的Pareto解集方案,与初始方案相比,同性能情况下成本节省约3.36%;同成本情况下性能提升约10.93%,从而验证了MDO模型合理性与KRG-MAOM算法有效性。 展开更多
关键词 多目标优化 多学科设计优化 代理模型 固体火箭发动机 多学科分析
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基于多任务差分进化的飞行器近似优化方法
10
作者 陈晅 朱华光 +2 位作者 龙腾 叶年辉 史人赫 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第5期31-35,共5页
针对不同工况、不同设计需求下的多个飞行器优化设计任务的高效协同求解问题,提出了一种基于多任务差分进化的近似优化方法(Multitasking Differential Evolution Based Approximation Optimization Method,MTDE-AOM)。MTDE-AOM采用差... 针对不同工况、不同设计需求下的多个飞行器优化设计任务的高效协同求解问题,提出了一种基于多任务差分进化的近似优化方法(Multitasking Differential Evolution Based Approximation Optimization Method,MTDE-AOM)。MTDE-AOM采用差分进化框架,通过构建径向基函数代理模型代替高耗时分析模型用于种群选择操作,有效降低了设计空间探索成本。在此基础上,引入多任务学习思想,定制了一种多任务样本迁移机制,在保证各优化任务种群多样性的前提下,通过聚类分析实现不同任务优质个体迁移,引导多个相似任务优化过程快速收敛。标准测试算例对比结果表明,相比于标准多任务差分进化算法,MTDE-AOM在优化效率、全局收敛性和鲁棒性等方面具有优势。最后,通过不同工况下的翼型多任务优化工程案例,验证了方法的有效性与工程实用性。 展开更多
关键词 多任务优化 径向基函数 差分进化 近似优化 翼型优化
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