武器工业与军事技术论文_基于OPTIMUS的某型战

文章目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

    1.2.1 小型近程战术导弹研究现状

    1.2.2 多学科设计优化研究现状

1.3 本文研究内容及路线图

2 协同优化方法分析与改进

2.1 引言

2.2 协同优化方法分析

    2.2.1 优化过程选择

    2.2.2 协同优化方法数学模型

    2.2.3 协同优化方法求解步骤

    2.2.4 协同优化方法分析及算例

2.3 协同优化方法经典改进方法

    2.3.1 基于一致性约束松弛的协同优化方法

    2.3.2 结合现代智能算法的协同优化方法

    2.3.3 结合松弛约束与现代智能算法

2.4 基于动态罚函数的改进协同优化方法

    2.4.1 基于罚函数法修改CO系统级

    2.4.2 子系统差异信息分析

    2.4.3 改进CO计算性能分析

2.5 本章小结

3 某型战术导弹学科分析模型

3.1 引言

3.2 基准方案

3.3 几何外形模型

3.4 气动分析模型

    3.4.1 气动特性分析

    3.4.2 气动参数修正

3.5 推进分析模型

3.6 布局分析模型

    3.6.1 布局方案设计

    3.6.2 质量特性分析

    3.6.3 布局模型验证

3.7 弹道分析模型

    3.7.1 目标特性设定

    3.7.2 制导方案设计

3.8 飞行试验验证

3.9 本章小结

4 某型战术导弹气动学科代理模型

4.1 引言

4.2 近似技术研究

    4.2.1 试验设计方法

    4.2.2 代理模型技术

4.3 气动学科代理模型的构建

    4.3.1 气动外形参数化建模

    4.3.2 气动学科代理模型

4.4 气动学科代理模型误差分析

    4.4.1 代理模型误差评价方法

    4.4.2 代理模型误差分析

4.5 本章小结

5 某型战术导弹多学科设计优化

5.1 引言

5.2 某型战术导弹学科耦合分析

5.3 基于MDF的优化模型

    5.3.1 目标函数

    5.3.2 设计变量

    5.3.3 约束函数

    5.3.4 优化问题数学模型

5.4 基于MDF的设计优化

    5.4.1 MDF流程分析

    5.4.2 基于OPTIMUS的集成与求解

    5.4.3 设计优化结果与分析

5.5 基于改进CO的优化模型

    5.5.1 基于改进CO的学科分解

    5.5.2 子系统级优化模型

    5.5.3 系统级优化模型

    5.5.4 优化问题数学模型

5.6 基于改进CO的设计优化

    5.6.1 改进CO流程分析

    5.6.2 基于OPTIMUS的集成与求解

    5.6.3 设计优化结果与分析

5.7 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 本文的创新点

6.3 后续研究建议

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

文章摘要:作为陆军精确打击能力和体系作战能力的重要支撑,小型地地战术导弹武器系统日益受到世界各军事强国的关注,其总体设计问题具有学科耦合性强、计算复杂度高的特点。本文以某型在研地地战术导弹为研究对象,采用OPTIMUS软件平台构建了其总体设计仿真分析自动化流程,基于动态罚函数理论,提出了一种适用于该型导弹总体设计问题的协同优化方法,并结合飞行试验实测数据对本文设计优化流程的可行性进行了初步验证。本文主要研究内容如下:（1）提出了一种针对复杂系统优化问题的改进协同优化方法。研究协同优化方法计算困难的原因,分析基于一致性约束松弛改进方法、结合现代智能算法改进方法及二者合一改进方法的不足之处,提出一种基于动态罚函数的改进协同优化方法。通过多学科设计优化经典算例对标准协同优化方法、常用改进协同优化方法和本文提出的基于动态罚函数协同优化方法的计算性能进行了考核与分析,验证了本文提出改进协同优化方法的优越性。（2）某型战术导弹学科建模分析及验证。以某型战术导弹为对象,通过几何外形参数化、气动性能计算、推进方案设计、总体布局安排、弹道仿真等工作,建立了各学科分析模型,为后续工作奠定基础。并利用导弹样机测量数据、飞行试验实测数据等,验证了学科分析模型的精度。（3）建立了某型战术导弹气动代理模型。采用中心复合试验设计、拉丁超立方试验设计获得样本点,通过多项式响应面方法、径向基插值方法分别构建导弹气动外形代理模型。基于代理模型误差校核理论,对比分析四个代理模型的精度,选择近似能力最强的参与后续学科集成。通过对比原模型与代理模型计算时长,验证了使用代理模型替代原模型可以节约计算成本,提高设计效率。（4）某型战术导弹总体设计问题建模及优化设计。通过分析各学科之间的耦合关系与信息传递方向,建立了某型战术导弹设计结构矩阵。分别结合多学科可行法与本文提出的基于动态罚函数改进协同优化方法,建立导弹总体多学科设计优化模型。结合气动代理模型,在OPTIMUS软件平台进行总体设计优化模型的集成与计算,得到了更优的总体参数方案,达成了降低导弹起飞质量的优化目标。结果表明基于本文提出改进协同优化方法的多学科设计优化流程于导弹总体设计问题具有适用性与可行性。本文摸索、归纳、总结了一套多学科设计优化技术针对小型战术导弹总体设计问题的工程化应用流程,为工程实际中小型战术导弹总体设计与多学科设计优化方法的结合提供了技术支持。

文章来源：《战术导弹技术》 网址: http://www.zsdtjs.cn/qikandaodu/2022/0130/582.html