飛行器多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化教學(xué)課件

飛機(jī)恿體設(shè)計(jì)第十二講ococoa飛行器多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化Oer飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所航空科學(xué)與工程學(xué)院飛行器多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化MultidisciplinaryDesignOptimizationofFlightVehiclesoptimaldesign-Theparameterstobeoptized<optimaldesignandcontroloptimalcontrolDATABASEdaptation2019年1月2criteriatotality內(nèi)容今基本概念

MDO的系統(tǒng)學(xué)描述今國內(nèi)外MDO研究進(jìn)展(美國、俄羅斯歐洲、其它國家、國內(nèi)情況優(yōu)化方法算例:導(dǎo)彈多學(xué)科集成設(shè)計(jì)優(yōu)化2019年1月20日星期五類何混料系統(tǒng)設(shè)定的最優(yōu)化問題表2-1料0.060.02150,040.0530.04由表2-1中所列的三種原料混合,混合后的成分應(yīng)滿足下列要求:N1≥0.04,N2≥0.02,N3≥0,07問上逃三種原料各應(yīng)占多少,使之既滿足成分要求又使成本最低?原料1應(yīng)占x份,原料2應(yīng)占x2份,原料3應(yīng)占x3份。則+x21其約束條件為N1=0.06x1+0.03x2+0.04(1-x1-x2)≥0.04N2=0.02x1+0.04x2+0,01(1-x1-x2)≥0.022019年1月20日星期五Na=0.09x1+0.05x2+0.03(1-x1-x2)≥0.07x1≥0,x2≥0,1-x1-x2≥0簡化上逃各式得2x1-x2≥0+3x2≥13x1+xg≥2≥0,x2≥0,1-x1-x2=0而成本最低為其目標(biāo)面數(shù),即:f(X)=15x1+12x2+8(1-x1-x2)=7x1+4x2+8->Min2019年1月20日星期五5利用圖解法求解,如圖2-4所示。根據(jù)約束條件找到共可行域?yàn)橥辜疪,它具有三個(gè)頂點(diǎn),即為A、B、C點(diǎn)。然后畫出目標(biāo)面數(shù)的等高線f(X)=12.88例如f(X)=10那條等高線。當(dāng)目標(biāo)面數(shù)值增加時(shí),這條直線平行向右移動(dòng)。我們要求的是滿足約束條件的目標(biāo)面數(shù)的最小值。直線行移動(dòng),首(x)=10先與凸集R的B點(diǎn)相切,B點(diǎn)(凸集的頂點(diǎn)之一)即為我們所要確定的最優(yōu)點(diǎn)從圖2-4中可以看出,最優(yōu)點(diǎn)圖2-4B點(diǎn)為x1+3x:=1及3x1+x2=2這兩條直線的交點(diǎn),所以解下列聯(lián)立方程x1+3x2019年1月20日星期五6得最優(yōu)點(diǎn)為5/8x2=1/8是2/8目標(biāo)函數(shù)的最小為f(x)=7x1+4x+8=7x~58+48+8=12.88->Mi即1、2、3三種原料應(yīng)按8、8-、8的北例混合,泥合后既能滿足成分要求又使成本最低,即12.88元/公斤。從上述例子中可以看到,目標(biāo)面數(shù)和約束條件均為線性面數(shù),稱為線性規(guī)劃。2019年1月20日星期五MDO方法的提出飛行器設(shè)計(jì)過程通常分為概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)三個(gè)階段◆概念設(shè)計(jì)的結(jié)果是給出初步的總體設(shè)計(jì)方案◆經(jīng)濟(jì)可承受性問題被重視,因而LCC成為衡量設(shè)計(jì)方案好壞的標(biāo)準(zhǔn)。令下圖是波音公司針對(duì)彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)的LCC一個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果2019年1月20日星期五這100決定的費(fèi)用95755%70%50消耗的費(fèi)用50%25118%1%時(shí)間概念初步詳細(xì)/生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)計(jì)/設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)維護(hù)圖1.1飛行器全壽命周期費(fèi)用分析2019年1月20日星期五MDO方法的提出由圖中看出,概念設(shè)計(jì)費(fèi)用只占LCC的1%,做出的決策所決定的費(fèi)用為70%

人們開始注意提高概念設(shè)計(jì)的質(zhì)量,采用的手段就是優(yōu)化技術(shù)