飛行器多學科設計優(yōu)化教學課件

飛機恿體設計第十二講ococoa飛行器多學科設計優(yōu)化Oer飛機設計研究所航空科學與工程學院飛行器多學科設計優(yōu)化MultidisciplinaryDesignOptimizationofFlightVehiclesoptimaldesign-Theparameterstobeoptized<optimaldesignandcontroloptimalcontrolDATABASEdaptation2019年1月2criteriatotality內(nèi)容今基本概念

MDO的系統(tǒng)學描述今國內(nèi)外MDO研究進展(美國、俄羅斯歐洲、其它國家、國內(nèi)情況優(yōu)化方法算例:導彈多學科集成設計優(yōu)化2019年1月20日星期五類何混料系統(tǒng)設定的最優(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,混合后的成分應滿足下列要求:N1≥0.04,N2≥0.02,N3≥0,07問上逃三種原料各應占多少,使之既滿足成分要求又使成本最低?原料1應占x份,原料2應占x2份,原料3應占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為凸集R,它具有三個頂點,即為A、B、C點。然后畫出目標面數(shù)的等高線f(X)=12.88例如f(X)=10那條等高線。當目標面數(shù)值增加時,這條直線平行向右移動。我們要求的是滿足約束條件的目標面數(shù)的最小值。直線行移動,首(x)=10先與凸集R的B點相切,B點(凸集的頂點之一)即為我們所要確定的最優(yōu)點從圖2-4中可以看出,最優(yōu)點圖2-4B點為x1+3x:=1及3x1+x2=2這兩條直線的交點,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)點為5/8x2=1/8是2/8目標函數(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計過程通常分為概念設計、初步設計和詳細設計三個階段◆概念設計的結果是給出初步的總體設計方案◆經(jīng)濟可承受性問題被重視,因而LCC成為衡量設計方案好壞的標準。令下圖是波音公司針對彈道導彈系統(tǒng)的LCC一個統(tǒng)計結果2019年1月20日星期五這100決定的費用95755%70%50消耗的費用50%25118%1%時間概念初步詳細/生產(chǎn)運行設計/設計設計維護圖1.1飛行器全壽命周期費用分析2019年1月20日星期五MDO方法的提出由圖中看出,概念設計費用只占LCC的1%,做出的決策所決定的費用為70%

人們開始注意提高概念設計的質量,采用的手段就是優(yōu)化技術