典型轮式自行火炮系统优化设计方法研究
发布时间：2023-02-15 19:50
本文以某轮式自行火炮为研究对象,针对其在研制过程中涉及多个领域知识的特点,运用多学科优化设计等现代设计理论与方法,构建了典型轮式自行火炮系统多学科优化设计框架,对轮式自行火炮系统的分系统及整体进行多学科融合的总体优化设计。对多学科优化设计的搜索策略进行研究,分析了标准遗传算法和多目标遗传算法在寻优过程中的优点和不足。重点研究了果蝇优化算法,通过对果蝇种群的寻优空间以及味道浓度判定值的表达进行了改进,并引入若干个子种群代替单一的果蝇种群,形成了改进的单目标果蝇优化算法,算例研究显示其全局搜索能力和收敛速度均明显提升。在此基础上,引入快速非支配排序以及拥挤距离排序的方法,形成了改进的多目标果蝇优化算法,采用该算法对8个多目标测试函数进行了优化求解,结果表明该算法在收敛性和解的多样性保持方面有较强的性能,尤其对于较为复杂的优化问题,该算法的综合性能更强。提出一种基于改进果蝇算法优化广义回归神经网络的身管初速衰减建模方法。通过分析身管初速衰减试验数据,采用果蝇算法优化的广义回归神经网络(FOAGRNN)进行学习,建立了某武器身管在不同使用温度和射击间隔下的初速衰减模型,结果表明采用该方法建立的...
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 自行火炮发展现状
1.2.2 火炮发射过程建模与仿真研究现状
1.2.3 智能优化算法发展现状
1.2.4 自行火炮优化设计研究与应用现状
1.3 本文主要内容
2 轮式自行火炮多学科优化设计搜索策略研究
2.1 概述
2.2 多学科优化搜索策略
2.2.1 优化算法技术
2.2.2 多目标优化及Pareto最优理论
2.3 遗传算法及其特点
2.3.1 标准遗传算法
2.3.2 多目标遗传算法
2.4 果蝇优化算法及其特点
2.5 单目标果蝇优化算法改进
2.5.1 算法改进
2.5.2 改进的单目标果蝇优化算法流程
2.5.3 改进后优化算例研究
2.6 多目标果蝇优化算法改进
2.6.1 算法改进
2.6.2 改进的多目标果蝇优化算法流程
2.6.3 改进算法优化算例研究
2.7 本章小结
3 基于果蝇算法优化广义神经网络的身管初速衰减建模方法研究
3.1 概述
3.2 广义回归神经网络
3.2.1 广义回归神经网络的基础理论
3.2.2 基于广义回归神经网络的参数预测流程
3.3 身管初速衰减建模
3.3.1 身管初速衰减试验数据分析
3.3.2 基于广义回归神经网络的初速衰减建模
3.4 果蝇算法优化广义回归神经网络流程
3.5 结果与分析
3.5.1 基于试验数据的平滑因子优化
3.5.2 测试样本的初速衰减预测结果与试验数据对比分析
3.5.3 FOAGRNN模型与GRNN模型、BPNN模型比较
3.6 本章小结
4 弹道多学科优化设计研究
4.1 概述
4.2 弹道各学科理论计算模型
4.2.1 内弹道理论模型
4.2.2 外弹道理论模型
4.2.3 终点弹道理论模型
4.3 弹道协同仿真与模型验证
4.3.1 各学科模型耦合关系分析
4.3.2 弹道协同仿真模型验证与参数灵敏度分析
4.4 弹道多学科优化设计模型
4.4.1 目标函数
4.4.2 设计变量
4.4.3 约束条件
4.5 弹道多学科优化设计流程
4.6 优化结果与分析
4.7 本章小结
5 炮身-反后坐装置系统多学科优化设计研究
5.1 概述
5.2 反后坐装置建模与模型验证
5.2.1 反后坐装置计算模型
5.2.2 反后坐装置模型验证
5.2.3 反后坐装置模型参数影响分析
5.3 炮身-反后坐装置系统协同仿真建模
5.3.1 内弹道计算模型
5.3.2 身管计算模型
5.3.3 各学科模型耦合关系分析
5.4 炮身-反后坐装置系统多学科优化设计模型
5.4.1 目标函数
5.4.2 设计变量
5.4.3 约束条件
5.5 炮身-反后坐装置系统多学科优化设计流程
5.6 优化结果与分析
5.6.1 采用最大后坐阻力和身管质量的归一化线性加权最小为单一目标函数
5.6.2 采用最大后坐阻力最小和身管质量最小两个目标函数
5.7 本章小结
6 轮式自行火炮系统总体多学科优化设计研究
6.1 概述
6.2 轮式自行火炮系统发射动力学建模
6.2.1 自行火炮多体系统动力学理论
6.2.2 轮式自行火炮系统发射动力学模型
6.2.3 模型验证
6.3 轮式自行火炮系统协同仿真模型
6.3.1 轮式自行火炮系统协同仿真模型各学科模型耦合关系分析
6.3.2 协同仿真模型参数灵敏度分析
6.4 轮式自行火炮系统总体多学科优化设计模型
6.4.1 目标函数
6.4.2 设计变量
6.4.3 约束条件
6.5 轮式自行火炮系统总体多学科优化设计流程
6.6 优化结果与分析
6.6.1 以弹丸出炮口时炮口高低摆动角速度最小为目标
6.6.2 以弹丸出炮口时炮口高低摆动角速度最小、射程最远、杀伤面积最大为目标
6.7 本章小结
7 轮式自行火炮系统优化设计软件平台开发
7.1 概述
7.2 软件平台总体框架设计
7.3 开发与运行环境
7.4 软件平台功能实现
7.4.1 弹丸膛内外运动仿真模块
7.4.2 身管设计仿真模块
7.4.3 反后坐装置仿真模块
7.4.4 轮式自行火炮系统发射动力学仿真模块
7.4.5 弹道多学科优化设计模块
7.4.6 炮身-反后坐装置系统多学科优化设计模块
7.4.7 轮式自行火炮系统总体多学科优化设计模块
7.5 本章小结
8 全文工作总结及展望
8.1 研究工作总结
8.2 论文主要创新点
8.3 研究工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3743736
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 自行火炮发展现状
1.2.2 火炮发射过程建模与仿真研究现状
1.2.3 智能优化算法发展现状
1.2.4 自行火炮优化设计研究与应用现状
1.3 本文主要内容
2 轮式自行火炮多学科优化设计搜索策略研究
2.1 概述
2.2 多学科优化搜索策略
2.2.1 优化算法技术
2.2.2 多目标优化及Pareto最优理论
2.3 遗传算法及其特点
2.3.1 标准遗传算法
2.3.2 多目标遗传算法
2.4 果蝇优化算法及其特点
2.5 单目标果蝇优化算法改进
2.5.1 算法改进
2.5.2 改进的单目标果蝇优化算法流程
2.5.3 改进后优化算例研究
2.6 多目标果蝇优化算法改进
2.6.1 算法改进
2.6.2 改进的多目标果蝇优化算法流程
2.6.3 改进算法优化算例研究
2.7 本章小结
3 基于果蝇算法优化广义神经网络的身管初速衰减建模方法研究
3.1 概述
3.2 广义回归神经网络
3.2.1 广义回归神经网络的基础理论
3.2.2 基于广义回归神经网络的参数预测流程
3.3 身管初速衰减建模
3.3.1 身管初速衰减试验数据分析
3.3.2 基于广义回归神经网络的初速衰减建模
3.4 果蝇算法优化广义回归神经网络流程
3.5 结果与分析
3.5.1 基于试验数据的平滑因子优化
3.5.2 测试样本的初速衰减预测结果与试验数据对比分析
3.5.3 FOAGRNN模型与GRNN模型、BPNN模型比较
3.6 本章小结
4 弹道多学科优化设计研究
4.1 概述
4.2 弹道各学科理论计算模型
4.2.1 内弹道理论模型
4.2.2 外弹道理论模型
4.2.3 终点弹道理论模型
4.3 弹道协同仿真与模型验证
4.3.1 各学科模型耦合关系分析
4.3.2 弹道协同仿真模型验证与参数灵敏度分析
4.4 弹道多学科优化设计模型
4.4.1 目标函数
4.4.2 设计变量
4.4.3 约束条件
4.5 弹道多学科优化设计流程
4.6 优化结果与分析
4.7 本章小结
5 炮身-反后坐装置系统多学科优化设计研究
5.1 概述
5.2 反后坐装置建模与模型验证
5.2.1 反后坐装置计算模型
5.2.2 反后坐装置模型验证
5.2.3 反后坐装置模型参数影响分析
5.3 炮身-反后坐装置系统协同仿真建模
5.3.1 内弹道计算模型
5.3.2 身管计算模型
5.3.3 各学科模型耦合关系分析
5.4 炮身-反后坐装置系统多学科优化设计模型
5.4.1 目标函数
5.4.2 设计变量
5.4.3 约束条件
5.5 炮身-反后坐装置系统多学科优化设计流程
5.6 优化结果与分析
5.6.1 采用最大后坐阻力和身管质量的归一化线性加权最小为单一目标函数
5.6.2 采用最大后坐阻力最小和身管质量最小两个目标函数
5.7 本章小结
6 轮式自行火炮系统总体多学科优化设计研究
6.1 概述
6.2 轮式自行火炮系统发射动力学建模
6.2.1 自行火炮多体系统动力学理论
6.2.2 轮式自行火炮系统发射动力学模型
6.2.3 模型验证
6.3 轮式自行火炮系统协同仿真模型
6.3.1 轮式自行火炮系统协同仿真模型各学科模型耦合关系分析
6.3.2 协同仿真模型参数灵敏度分析
6.4 轮式自行火炮系统总体多学科优化设计模型
6.4.1 目标函数
6.4.2 设计变量
6.4.3 约束条件
6.5 轮式自行火炮系统总体多学科优化设计流程
6.6 优化结果与分析
6.6.1 以弹丸出炮口时炮口高低摆动角速度最小为目标
6.6.2 以弹丸出炮口时炮口高低摆动角速度最小、射程最远、杀伤面积最大为目标
6.7 本章小结
7 轮式自行火炮系统优化设计软件平台开发
7.1 概述
7.2 软件平台总体框架设计
7.3 开发与运行环境
7.4 软件平台功能实现
7.4.1 弹丸膛内外运动仿真模块
7.4.2 身管设计仿真模块
7.4.3 反后坐装置仿真模块
7.4.4 轮式自行火炮系统发射动力学仿真模块
7.4.5 弹道多学科优化设计模块
7.4.6 炮身-反后坐装置系统多学科优化设计模块
7.4.7 轮式自行火炮系统总体多学科优化设计模块
7.5 本章小结
8 全文工作总结及展望
8.1 研究工作总结
8.2 论文主要创新点
8.3 研究工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3743736
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