鱼雷总体多学科设计优化技术研究

论文摘要

鱼雷总体设计是鱼雷武器整个设计过程中的重要环节，很大程度上决定着所设计鱼雷的最终性能。但在目前的工程实际中，鱼雷各子系统设计之间缺乏足够的协调和沟通，因此，设计出的鱼雷往往是局部性能最优，并非全局最优。 针对上述问题，文中采用多学科设计优化技术对鱼雷总体设计展开深入研究，初步建立了以提高作战效能为目标的鱼雷总体综合设计优化方法与模型体系，用国际上通用的WSEIAC法和层次分析法建立了鱼雷作战效能的评估模型。细致分析了各个学科的设计变量和学科之间的耦合参数，比较合理地解决了鱼雷各学科之间的耦合关系，同时利用这种耦合效应实现了各学科之间的协调匹配，有利于鱼雷总体设计达到系统层次的性能最优。 多学科设计优化技术是通过充分探索和利用工程系统中相互作用的协同机制来设计复杂系统和子系统的方法论，是解决大规模复杂系统设计问题的有效方法。本文在前人研究的基础上，进一步深入研究鱼雷总体多学科设计优化技术，参照鱼雷总体设计的特点，阐述了多学科设计优化技术的关键技术。对几种典型的优化算法，如：单级优化算法、并行子空间算法、协作优化算法进行了深入分析，并对比了优缺点和使用范围。结合鱼雷总体设计的要求，将两种改进的协作优化算法：动态松弛法和子空间近似算法引入到鱼雷总体设计当中。建立了包括基本模型、动态松弛算法和子空间近似算法的MDO模型。并将其运用到具体算例中去，取得了很好的优化设计结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 鱼雷总体设计的发展现状
• 1.2.2 多学科设计优化技术发展现状
• 1.3 本文的主要内容和基本结构
• 第二章 鱼雷总体设计学科划分与作战效能模型
• 2.1 鱼雷总体设计的主要任务及参数分析
• 2.1.1 外形设计
• 2.1.2 壳体结构设计
• 2.1.3 动力推进系统设计
• 2.1.4 制导系统设计
• 2.1.5 战斗部设计
• 2.1.6 布局及衡重设计
• 2.1.7 弹道设计
• 2.1.8 声学设计
• 2.2 鱼雷总体设计的学科划分
• 2.2.1 设计变量
• 2.2.2 耦合参数
• 2.3 鱼雷总体作战效能分析
• 2.3.1 鱼雷作战效能分析的WSEIAC法
• 2.3.2 鱼雷作战效能评估的层次分析法
• 2.4 本章小结
• 第三章 多学科设计优化技术
• 3.1 多学科设计优化技术的特点
• 3.2 多学科设计优化的技术体系
• 3.2.1 近似概念
• 3.2.2 数学建模
• 3.2.3 面向设计的分析
• 3.2.4 系统分解
• 3.2.5 优化算法
• 3.2.6 设计空间搜索算法
• 3.2.7 系统的敏感性分析
• 3.2.8 人机接口
• 3.3 优化过程
• 3.4 多学科设计优化算法
• 3.4.1 单级优化算法
• 3.4.2 多级优化算法
• 3.5 实际算例与算法比较
• 3.6 本章小结
• 第四章 鱼雷总体多学科设计优化模型
• 4.1 鱼雷总体多学科设计优化的基本模型
• 4.2 算例分析
• 4.2.1 问题描述
• 4.2.2 问题分析
• 4.2.3 外形设计
• 4.2.4 壳体结构设计
• 4.2.5 布局衡重设计
• 4.2.6 系统级优化模型分析
• 4.2.7 基于动态松弛技术的协作优化算法模型
• 4.2.8 基于近似子空间技术的协作优化算法模型
• 4.2.9 优化结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 主要工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况说明
• 致谢