数据驱动的大型运载火箭加筋圆锥壳多保真度近似建模优化

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作者 陈超磊 王志祥 +1 位作者 雷勇军 王婕 《机械强度》 北大核心 2025年第4期148-157,共10页

为提高大型运载火箭加筋圆锥壳舱段结构轴压承载效率,开展了数据驱动的加筋圆锥壳多保真度近似建模轻量化设计。针对单保真度近似建模优化方法效率不高、精度不足等问题,搭建了基于变可信度期望改进(Variable-Fidelity Expected Improve... 为提高大型运载火箭加筋圆锥壳舱段结构轴压承载效率,开展了数据驱动的加筋圆锥壳多保真度近似建模轻量化设计。针对单保真度近似建模优化方法效率不高、精度不足等问题,搭建了基于变可信度期望改进(Variable-Fidelity Expected Improvement,VF-EI)加点准则的数据驱动多保真度近似建模优化框架,并据此开展加筋圆锥壳结构轻量化设计。综合利用不同网格规模的加筋圆锥壳有限元模型,建立了加筋圆锥壳极限承载的Co-Kriging多保真度近似模型;优化迭代中,利用VF-EI加点准则生成多保真度采样点,以此序列提升Co-Kriging多保真度近似模型的全局和局部近似精度。典型数值和工程算例验证了上述方法的有效性,相比径向基函数近似模型和Kriging模型,Co-Kriging多保真度近似建模优化方法的效率和精度更高,获得了相比初始设计减重11.5%的优化加筋圆锥壳结构,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 加筋圆锥壳 多保真度近似建模 序列近似优化方法 轻量化设计 VF-EI加点准则

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系统近似建模技术的研究与比较 被引量：10

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作者 苏子健 钟毅芳 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期834-836,917,共4页

对于大系统的优化,子系统由于分析模型计算复杂而大量采用近似模型代替与优化。常用的近似建模技术有响应面模型(RS)、计算机试验设计与分析模型(DACE)和神经网络中的误差后向传播模型(BP)。拟对以上三种近似建模技术进行了比较研究,简... 对于大系统的优化,子系统由于分析模型计算复杂而大量采用近似模型代替与优化。常用的近似建模技术有响应面模型(RS)、计算机试验设计与分析模型(DACE)和神经网络中的误差后向传播模型(BP)。拟对以上三种近似建模技术进行了比较研究,简要阐述了三种近似建模技术的理论基础,并应用实例分别进行了考核。在各近似模型的近似精度和计算费用等方面进行了初步探讨与研究。 展开更多

关键词 近似建模 响应面 BP神经网络

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大型运载火箭加筋柱壳近似建模方法 被引量：10

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作者 王志祥 武泽平 +4 位作者 王婕 王君 欧阳兴 张大鹏 雷勇军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1267-1279,共13页

为提高大型运载火箭中薄壁加筋柱壳结构的后屈曲分析、优化设计的计算效率,提出基于矩估计的增广径向基函数(ARBF)近似建模方法。首先,分析了形状参数对ARBF近似模型泛化能力的影响规律;然后,基于样本点局部密度给出了ARBF基准形状参数... 为提高大型运载火箭中薄壁加筋柱壳结构的后屈曲分析、优化设计的计算效率,提出基于矩估计的增广径向基函数(ARBF)近似建模方法。首先,分析了形状参数对ARBF近似模型泛化能力的影响规律;然后,基于样本点局部密度给出了ARBF基准形状参数确定方法,并根据模型响应特点,引入缩放系数对形状参数进行自适应调整;进一步,基于矩估计方法将确定形状参数的复杂域优化问题转化为确定缩放系数的优化问题,并利用多起点并行优化算法求解该问题,显著降低了计算复杂度;最后,通过典型数值算例和工程应用,对比研究了本文方法与其他典型近似建模方法的优劣。数值和工程算例表明,相较其他典型近似建模方法,本文方法可通过训练较少的样本点达到较高的近似精度,对比结果验证了本文方法的有效性和高鲁棒性,表明其具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 薄壁加筋柱壳 近似建模方法 增广径向基函数 形状参数 矩估计

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一种近似响应面模型的链轮优化设计方法 被引量：7

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作者 李文强 王强 +1 位作者 李彦 任代祥 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期288-295,共8页

链轮系统作为一种广泛应用于工业设备上的动力传输装置,优化并提高其系统性能具有重要的理论和实际意义。针对目前链轮系统优化过程中优化效率和优化精确度难以兼顾的不足,提出了一种基于试验设计响应面模型的链轮系统优化设计方法和优... 链轮系统作为一种广泛应用于工业设备上的动力传输装置,优化并提高其系统性能具有重要的理论和实际意义。针对目前链轮系统优化过程中优化效率和优化精确度难以兼顾的不足,提出了一种基于试验设计响应面模型的链轮系统优化设计方法和优化过程。以链轮系统有限元分析结果为基础,对影响链轮系统的优化控制参数进行最优超立方试验设计,获得具有显著影响度的设计控制参数并建立各控制参数间的交互响应关系。基于显著控制样本参数构造链轮系统响应面近似模型,采用多岛遗传算法对响应面近似模型进行全局寻优并实现对链轮系统的优化设计。与常规优化方法对比,该方法在较少优化次数条件下进一步提高了链轮系统的综合优化性能,有较好的可行性和实用性。 展开更多

关键词 近似建模 试验设计 多岛遗传算法 响应面法 链轮传动

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基于非信息超先验的Bayesian Kriging元建模算法 被引量：1

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作者 邓海松 马义中 邵文泽 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期2341-2345,共5页

计算机试验引入近似建模的思想,使其广泛地用于复杂物理系统。针对计算机试验中的近似建模问题,基于Jeffreys非信息超先验为Kriging模型的相关参数赋予了多层先验约束,提出了一种有效的Bayesian元建模方法,并且利用期望最大化算法对相... 计算机试验引入近似建模的思想,使其广泛地用于复杂物理系统。针对计算机试验中的近似建模问题,基于Jeffreys非信息超先验为Kriging模型的相关参数赋予了多层先验约束,提出了一种有效的Bayesian元建模方法,并且利用期望最大化算法对相关参数进行数值求解。新方法在本质上属于惩罚似然方法,但是它不含有任何需要调整或者估计的参数。将之与国际上已有的几种方法进行了比较,实验结果显示新方法不仅能够取得较高的元建模精度,而且能够大大降低计算复杂度。 展开更多

关键词 计算机实验 近似建模 Jeffreys先验 KRIGING模型

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Mecanum轮结构特征参数建模方法研究 被引量：3

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作者 李义 蒋刚 杨剑锋 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第11期245-248,252,共5页

针对目前Mecanum轮设计的近似方法无法一次性确定辊子设计参数的问题,通过解析麦克纳姆轮棍子的工作原理,建立一种R-N辊子空间轨迹参数设计方法求解轮子的理论参数方程;并运用该方法实现直径为500mm的Mecanum轮模型设计。首先通过讨论... 针对目前Mecanum轮设计的近似方法无法一次性确定辊子设计参数的问题,通过解析麦克纳姆轮棍子的工作原理,建立一种R-N辊子空间轨迹参数设计方法求解轮子的理论参数方程;并运用该方法实现直径为500mm的Mecanum轮模型设计。首先通过讨论辊子个数的设计对辊子设计参数的影响,在给定半径的轮子设计中得出辊子数为8个时辊子具有最大临界半径。然后通过传统椭圆弧近似建模方法与提出的方法建立两种模型,进一步提取出轮子包络线与理论圆周的误差值进行对比分析,实验验证表明Mecanum轮结构特征参数建模方法建模精度优于传统近似建模方法,500mm直径的实例模型建模精度达到0.055%,解决了Mecanum轮设计时辊子个数设置与辊子参数一次性确定的问题,有助于提高轮子的设计效率和可靠性。 展开更多

关键词 MECANUM轮 空间轨迹 特征参数 包络线 近似建模 建模精度

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潜艇水下电场特性分析及预测

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作者 王怡衡 刘大源 +2 位作者 王颖颖 张玉叶 李明珠 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第3期34-43,共10页

为解决潜艇水下电场特性分析类型单一、电场传统预测方法计算量大且无法实施预测的问题,基于有限元模型综合分析了不同工况下腐蚀静电场和轴频电场的分布特性,采用响应曲面法建立了水下电场实时预测模型。首先,分析了腐蚀静电场和轴频... 为解决潜艇水下电场特性分析类型单一、电场传统预测方法计算量大且无法实施预测的问题,基于有限元模型综合分析了不同工况下腐蚀静电场和轴频电场的分布特性,采用响应曲面法建立了水下电场实时预测模型。首先,分析了腐蚀静电场和轴频电场的成因,开展潜艇金属构件不同条件下的极化曲线测量试验,并建立了潜艇水下电场有限元仿真模型,对不同工况下腐蚀静电场和轴频电场分布情况进行计算与比较;然后,根据仿真结果,提取了海水电导率、外加电流和金属涂层破损面积作为影响腐蚀静电场和轴频电场的主要特征参数,基于仿真计算数据,结合响应曲面法与近似建模技术,得到潜艇水下电场的实时预测模型;最后,通过交叉验证,证明了预测模型的准确性。结果表明:电场预测模型对于腐蚀静电场预测误差为7.88%,对于轴频电场预测误差为0.25%。 展开更多

关键词 腐蚀静电场 轴频电场 有限元分析 预测研究 响应曲面法 近似建模 交叉验证

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工程布局CAD系统设计与实现 被引量：4

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作者 李楠 查建中 陆一平 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期939-945,共7页

针对工程布局设计的复杂性,提出了开放式的工程布局设计CAD系统的结构框架,讨论了实现该系统的关键方法,包括自动化设计进程建模、基于功能特征的待布物和布局空间几何近似建模、布局知识和布局约束的表达、布局方法应用.基于该系统框架... 针对工程布局设计的复杂性,提出了开放式的工程布局设计CAD系统的结构框架,讨论了实现该系统的关键方法,包括自动化设计进程建模、基于功能特征的待布物和布局空间几何近似建模、布局知识和布局约束的表达、布局方法应用.基于该系统框架,实现了计算机辅助工程布局设计原型系统,并以车辆动力舱布局设计为背景,对原型系统的有效性进行了验证. 展开更多

关键词 工程布局 CAD 近似建模 布局约束

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改进粒子群优化算法在轿车车身轻量化设计中的应用 被引量：1

9

作者 刘钊 朱平 李泽阳 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2017年第1期30-37,共8页

为了提高粒子群优化算法(PSO)寻优过程中粒子种群之间的多样性,提出了一种基于停滞判断准则与粒子速度更新的改进PSO。在寻优过程中,当粒子群优化陷入停滞时,新的速度更新公式将激活,提高粒子种群之间的多样性。通过数学标准测试函数,... 为了提高粒子群优化算法(PSO)寻优过程中粒子种群之间的多样性,提出了一种基于停滞判断准则与粒子速度更新的改进PSO。在寻优过程中,当粒子群优化陷入停滞时,新的速度更新公式将激活,提高粒子种群之间的多样性。通过数学标准测试函数,进行了数学实验,对比改进PSO与标准PSO的优化能力。结合近似建模技术与合理的约束处理方法,将该算法运用到考虑100%正面碰撞工况、40%偏置碰撞工况、侧面碰撞工况、追尾碰撞工况以及顶压溃工况的车身轻量化设计中。结果表明:在全局寻优能力方面,运用改进PSO优化得到的问题解均优于标准PSO。在满足各项结构性能指标的前提下,可减轻质量23.41 kg。这为轿车车身轻量化设计提供了可借鉴的方法。 展开更多

关键词 车身设计 轻量化 多种碰撞工况 粒子群优化算法(PSO) 停滞判断准则 近似建模

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多任务并行的摩托车悬架系统参数多目标优化 被引量：7

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作者 冉险生 杨静 +1 位作者 罗领 陈凯 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1216-1223,共8页

针对大排量摩托车中高速行驶时前悬架系统摆振(wobble)和后悬架系统迂回摆动(weave)的综合问题,提出一种基于灵敏度分析和近似建模的多目标优化方案。建立摩托车模型并完成动力学仿真,以表征摆振和迂回摆动的前轮质心位置侧向加速度、... 针对大排量摩托车中高速行驶时前悬架系统摆振(wobble)和后悬架系统迂回摆动(weave)的综合问题,提出一种基于灵敏度分析和近似建模的多目标优化方案。建立摩托车模型并完成动力学仿真,以表征摆振和迂回摆动的前轮质心位置侧向加速度、整车质心位置横摆角速度和侧倾角速度为目标,对悬架系统参数进行灵敏度分析和近似建模,基于分析结果完成悬架系统参数的多目标优化,并利用根轨迹法对优化结果进行验证。结果表明,优化后摩托车的摆振和迂回摆动模态稳定性得到明显提升。 展开更多

关键词 悬架 灵敏度分析 近似建模 多目标优化 根轨迹

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基于混合试验设计方法的支持向量回归机参数优化研究

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作者 杨希祥 杨慧欣 张为华 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期706-711,共6页

研究高斯径向基核支持向量回归机参数优化问题。推导线性和非线性支持向量回归机公式,分析影响支持向量回归机精度的主要控制参数,将拉丁超立方设计方法与Powell法相结合,提出一种快速有效的支持向量回归机参数优化方法。将支持向量回... 研究高斯径向基核支持向量回归机参数优化问题。推导线性和非线性支持向量回归机公式,分析影响支持向量回归机精度的主要控制参数,将拉丁超立方设计方法与Powell法相结合,提出一种快速有效的支持向量回归机参数优化方法。将支持向量回归机用于近似建模,提供仿真算例,并与Kriging函数和径向基函数近似性能进行比较。结果表明,设计的支持向量回归机能实现近似精度和近似效率的良好折中,参数估计简单,易于编程实现,是有效的近似建模方法,可为飞行器多学科设计优化用近似建模方法研究提供理论参考。 展开更多

关键词 支持向量回归机 参数优化 拉丁超立方设计 Powell法 近似建模

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小型电子设备着陆缓冲气囊的优化设计 被引量：1

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作者 王一波 江乐果 +2 位作者 陈珂 周洁 胡亮 《包装工程》 CAS 北大核心 2020年第13期111-117,共7页

目的针对一种新型分离式飞行数据记录系统的着陆缓冲气囊外形进行优化设计。方法基于多岛遗传算法和近似建模法通过ISIGHT优化设计平台制定相应的优化流程,建立不同坠落姿态下气囊缓冲着陆过程的数学模型,并以电子设备过载为优化目标,... 目的针对一种新型分离式飞行数据记录系统的着陆缓冲气囊外形进行优化设计。方法基于多岛遗传算法和近似建模法通过ISIGHT优化设计平台制定相应的优化流程,建立不同坠落姿态下气囊缓冲着陆过程的数学模型,并以电子设备过载为优化目标,对气囊的外形尺寸参数进行优选,从而得出相应的气囊外形设计方案。结果描述气囊缓冲着陆冲击过程的近似模型具有较高的可信度。基于近似模型的多岛遗传算法可提高在多初始坠落倾角下气囊外形尺寸的优化效率。相较于初始外形的气囊模型,经上述优化流程运算后得到的最优气囊模型在不同初始坠落倾角下的电子设备着陆冲击过载均有所下降。结论该研究的过程和方法对于开展轻小型设备缓冲气囊的设计和优化具有指导意义。 展开更多

关键词 缓冲气囊 优化设计 遗传算法 近似建模

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