藕合系统考虑可靠性的多学科设计优化分解方法
J2EE课程设计《项目开发指导》——第4章 合理地进行类设计以降低类的藕合度(第1部分)
第4章合理地进行类设计以降低类的藕合度（第1/4部分）读者通过第3章中的“达到高内聚低藕合的架构设计目标”的内容学习，对于如何设计和实现一个高内聚、低藕合的软件应用系统的体系架构应该有所了解和掌握，但构成软件系统的组成单元是程序类。
因此，软件系统的设计人员不仅要保证软件系统的整体体系架构是“高内聚、低藕合”的，更应该要保证组成软件应用系统中的各个功能类之间的关系也应该是“高内聚、低藕合”！如何合理地进行程序类的设计以降低类之间关系的藕合度？软件系统的设计人员应该要遵守什么方面的设计原则？应用什么方面的设计理念和运用哪些设计模式？J2EE技术平台中的应用系统的持久层、数据访问服务层、业务处理层和表示层中的各个功能类程序又应该如何正确地进行类结构和类之间的关系设计？作者一直倡导软件系统的设计结果应该是“理性思考”后的结果，设计人员要达到理性的设计效果，则必须要遵守一些基本的设计原则和应用一些经典的设计模式、并重用一些通用的设计思想和设计方法。
本章试图对这些与类设计有关的各种问题给读者一个明确的答案和技术指导，以期望读者的课程设计项目开发能够达到一定的技术水准，同时也希望读者能够把在软件工程的课程中所学习到的各种设计思想和设计原则真正地实践和体验，而不要仅仅停留在对原理的简单或者泛泛的了解层次——学而时习之。
1.1正确和合理地进行软件系统中的程序类设计1.1.1明确软件应用系统中类设计时所应该满足的基本要求1、面向对象编程技术中的类是构成软件系统的基本组成单元把众多的事物归纳并划分成一些类型是人类在认识客观世界时经常采用的思维方法。
面向对象编程技术中的类是具有相同属性和方法的一组对象的集合，它为属于该类的所有对象提供了一个“统一的抽象描述”。
类的内部组成主要包括成员属性和成员方法两个主要部分，其中的成员属性体现该类所代表的问题状态，而类中的成员方法则体现该类对外界所表现出的服务。
将某个类进行具体的对象实例化而构造出该类的对象实例，各个对象之间通过相互之间所产生出的各种“消息”进行交互而构成应用系统中的各个业务行为。
混合动力汽车动力耦合系统结构与发展分析
湖南农机2007.09混合动力汽车动力耦合系统结构与发展分析赵福水1陶栋材1龙英2腾召金1(1.湖南农业大学工学院；2.湖南现代物流职业技术学院；湖南长沙410128)摘要：社会对环境和节能的重视有力地促进了混合动力电动车辆的发展。
混合动力汽车根据其动力系统的结构可分为串联式、并联式和混联式。
本文主要针对目前市场上常用混合动力汽车的动力机电耦合系统进行结构分析，最后展望了混合动力耦合系统的发展趋势。
关键词：混合动力汽车动力耦合系统发展趋势中图分类号：U46文献标识码：A文章编号：1007-8320(2007）09-0012-03Analysis on Structure and development of hybrid electric vehicle transmissionZhaoFuShui12,TaoDongCai1,LongYing2,TengZhaoJin1(1.Hunan agricultural University;2.Hunan college of modern logistics;Hunan,Changsha,410128,China)Abstract：The importance of environment and save energy considering more and more by the society promoting the develop-ment speed of hybrid electric vehicle rapidly.The hybrid electric vehicle could be divided in series,parallel and mix connected ac-cording to the power system structures.This article analyz the power system structures of hybrid electric vehicle,which is Com-monly used in present market and Forecast the development tendency of this power system.Key words：hybrid electric vehicle；power transmission system;development tendency.混合动力电动汽车（HEV）将内燃机、电动机与一定容量的蓄电池通过控制系统相组合，电动机可补充提供车辆起步、加速时所需转矩，又可以存储吸收内燃机富余功率和车辆制动能量，从而可大幅度降低油耗，减少污染物排放。
依赖和耦合关系
依赖和耦合关系1、依赖和耦合（Dependency and Coupling）（1）什么是依赖Rose的帮助文档上是这样定义“依赖”关系的：“依赖描述了两个模型元素之间的关系，如果被依赖的模型元素发生变化就会影响到另一个模型元素。
典型的，在类图上，依赖关系表明客户类的操作会调用服务器类的操作。
”（2）什么是耦合Martin Fowler在《Reducing Coupling》一文中这样描述耦合：“如果改变程序的一个模块要求另一个模块同时发生变化，就认为这两个模块发生了耦合。
”[Fowler 2001]注意：从上面的定义可以看出：如果模块A调用模块B提供的方法，或访问模块B中的某些数据成员（当然，在面向对象开发中一般不提倡这样做），我们就认为模块A依赖于模块B，模块A和模块B之间发生了耦合。
耦合是依赖的同义词，被定义为“两个元素之间的一种关系，其中一个元素变化，导致另一个元素变化”。
抽象耦合被定义为“若类A维护一个指向抽象类B的引用，则称类A抽象耦合于B”。
2、依赖是不可避免的（1）“分而治之”的问题处理方法对于复杂的系统，我们常常采用它划分成多个模块，这样将能够有效地控制模块的复杂度，使每个模块都易于理解和维护。
（2）“分而治之”的结果是产生依赖关系●一旦我们采用“分而治之”的处理方法后，模块之间就必须以某种方式交换信息，也就是必然要发生某种耦合关系。
●如果某个模块和其它模块没有任何关联（哪怕只是潜在的或隐含的依赖关系），我们就几乎可以断定，该模块不属于此软件系统，应该从系统中剔除。
●如果所有模块之间都没有任何耦合关系，其结果必然是：整个软件不过是多个互不相干的系统的简单堆积，对每个系统而言，所有功能还是要在一个模块中实现，这等于没有做任何模块的分解。
（3）依赖是不可避免的因此，模块之间必定会有这样或那样的依赖关系，我们永远也不要幻想消除所有的依赖（耦合关系）。
我们在类的设计时，应该首先考虑的是该类应该尽可能依赖不经常变化的“目标”-----比如，系统的API 库或者框架中的组件-----试图令具体的、易变的模块依赖于抽象的、稳定的模块的基本原则。
使用混合代理模型的自主式水下航行器藕节壳体多目标优化
第25卷第5期水下无人系统学报 Vol. 25No.5 2017年12月 JOURNAL OF UNMANNED UNDERSEA SYSTEMS Dec. 2017收稿日期: 2017-09-11; 修回日期: 2017-10-27.基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51375389).作者简介: 何衍儒(1988-), 男, 在读博士, 主要研究方向为基于代理模型的水下航行器结构优化设计.[引用格式] 何衍儒，宋保维，曹永辉. 使用混合代理模型的自主式水下航行器藕节壳体多目标优化[J]. 水下无人系统学报, 2017, 25(5): 410-417.使用混合代理模型的自主式水下航行器藕节壳体多目标优化何衍儒, 宋保维, 曹永辉(西北工业大学 航海学院, 陕西 西安, 710072)摘 要: 针对已有藕节壳体结构优化设计均为简化模型, 且没有对内部有效体积进行分析的问题, 文中使用非支配排序遗传算法(NSGA-II)和由径向基函数、支持向量回归函数、Kriging 函数构建的混合代理模型, 对自主式水下航行器(AUV)的切弧连接藕节壳体和环肋加强藕节耐压壳体进行了浮重比和内部有效体积的多目标优化, UG 二次开发程序实现了藕节壳体的参数化建模, 并在满足强度和稳定性要求的前提下, 准确有效地获得该多目标优化问题的Pareto 前沿, 可为AUV 壳体优化设计提供参考。
关键词: 自主式水下航行器(AUV); 藕节壳体; 多目标优化; 混合代理模型; NSGA-II中图分类号: U674.941; TJ630.2 文献标识码: A 文章编号: 2096-3920(2017)05-0410-08 DOI: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.003Mixture Surrogate Model Based Structural Optimization Design of MultipleIntersecting Spheres for Automatic Undersea VehicleHE Yan-ru , SONG Bao-wei , CAO Yong-hui(School of Marine Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi ′an 710072, China)Abstract: To solve the problem that the existing structural optimization designs of multiple intersecting spheres are simplified models and are lack of internal effective volume analysis, this paper uses the non-dominated sorting genetic algorithm II(NSGA-II) and the mixture surrogate model constructed by radial basis function, support vector regression function and Kriging function to perform multi-objective optimization of the tangent arc connective and ring-stiffened multiple intersecting spheres of an autonomous undersea vehicle(AUV) in terms of the buoyancy-weight ratio and the internal effective volume of the spheres. Parametric modeling of the two multiple intersecting spheres are implemented using UG secondary development. The Pareto front of this multi-objective optimization problem is obtained under the constraint of satisfying maximum equivalent stress and bulking factor. This research may provide a reference for opti-mization design of AUV shell.Keywords: automatic undersea vehicle(AUV); multiple intersecting spheres; multi-objective optimization; mixture sur-rogate model; non-dominated sorting genetic algorithm II(NSGA-II)0 引言 自主式水下航行器(automatic underwater vehi- cle, AUV)近年来广泛应用在科学、商业和军事等领域。
系统仿真技术发展现状
系统仿真技术发展现状和趋势工程系统的仿真，起源于自动控制技术领域。
从最初的简单电子、机械系统，逐步发展到今天涵盖机、电、液、热、气、电、磁等各个专业领域，并且在控制器和执行机构两个方向上飞速发展。
控制器的仿真软件，在研究控制策略、控制算法、控制系统的品质方面提供了强大的支持。
随着执行机构技术的发展，机、电、液、热、气、磁等驱动技术的进步，以高可靠性、高精度、高反应速度和稳定性为代表的先进特征，将工程系统的执行品质提升到了前所未有的水平。
相对控制器本身的发展，凭借新的加工制造技术的支持，执行机构技术的发展更加富于创新和挑战，而对于设计、制造和维护高性能执行机构，以及构建一个包括控制器和执行机构的完整的自动化系统也提出了更高的要求。
AMESIM软件正是能够提供平台级仿真技术的工具。
从根据用户需求，提供液压、机械、气动等设计分析到复杂系统的全系统分析，到引领协同仿真技术的发展方向，AMESIM的发展轨迹和方向代表了工程系统仿真技术的发展历程和趋势。
一、系统仿真技术发展的现状工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部分，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，在贯穿产品的设计、制造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中，发挥着重要的作用，同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。
因此，工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。
其主要特征表现为：1、控制器和被控对象的联合仿真：MATLAB＋AMESIM，可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。
2、被控对象的多学科、跨专业的联合仿真：AMESIM＋机构动力学＋CFD＋THERMAL＋电磁分析3、实时仿真技术实时仿真技术是由仿真软件与仿真机等半实物仿真系统联合实现的，通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。
4、集成进设计平台现代研发制造单位，尤其是设计研发和制造一体化的大型单位，引进PDM/PLM系统已经成为信息化建设的潮流。
CADCAM练习题B答案
CAD/CAM练习题B答案1是用于对机械系统、土建结构、桥梁等结构工程系统进行动力学分析的现代化方法和手段。
它最早应用在航天、航空领域。
随着科学技术的发展，人们对工程产品的设计提出了越来越高的要求，因此，模态分析技术的应用领域也日益扩大。
近年来，由于电子计算机技术的飞速发展，尤其是大容量、高速度微型计算机技术的进步，使得模态分析技术的费用大大降低，促进了其应用领域的进一步扩大，成为动力学分析领域中不可或缺的手段。
模态分析可定义为将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解藕，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。
坐标变换的变化矩阵为模态矩阵，其每列为模态模型。
由于采用模态截断的处理方法，可使方程数大为减少，从而大大节省了计算时间，降低了计算成本。
这对于大型复杂结构的振动分析带来了很大好处。
模态分析技术的主要应用可归结以下几个方面：(1) 评价现有结构系统的动态特性(2)在新产品设计中进行结构动态特性的优化设计(3)进行结构系统的故障诊断(4)控制结构系统的噪声(5)识别结构系统的载荷2CAD即“计算机辅助设计”，广义的CAD包括设计和分析（CAE）两个方面。
设计是指构造零件的几何形状、选择零件的材料、以及为保证整个设计的统一性而对零件提出的功能要求和技术要求等；分析是指利用数学建模技术，如有限元、优化设计技术等，从理论上对产品的性能进行模拟、分析和测试，以保证产品设计的可靠性。
一般地，CAD系统应包括资料检索、方案构思、零件造型、工程分析、图样绘制等。
3（1）工程设计自动化分系统该系统通常又可以称为CAD/CAM/CAE分系统，其基本功能为：⑴服务与产品生命周期的产品建模，生成基于STEP标准的统一产品数据模型，为结成工程分析提供分析模型，产生装配图，零件图等各种设计文档，为CAPP，CAIP提供零件几何拓扑信息，加工工艺信息和检测信息，为CIMS提供管理所需要的信息。
多学科结构优化
典型的飞行器多组件结构系统布置
拓扑优化过程
设计中往往组件位置已提前指定，结构设计完 全依赖于组件的预设位置而进行布局。该项目首先 建立了拓扑优化设计域模型，并且留出了设备组件 安装所需要的空间，将设计域离散为有限个实体单 元，设定工况并优化求解，最终得到的满足质量和 自振频率的拓扑优化构型如图(b)所示。 安装上多个功能性设备组件的效果图如图(c) 所示。可以看到，该卫星连接结构不仅通过底部 与火箭相连接，同时还延伸连接到卫星顶部的挂 钩上，并且将多个功能性的组件紧密地连接在一 起，实现了预定的设计要求。
机翼初试方案 机翼气动/结构参数化定义 确定全局设计变量 用实验设计确定样本点
参数化外形CAD模型和结构布置CAD模型
气动文件，DV
加 入 新 的 样 本 点
结构文件，DV
分布 气动力
气动优化 目标：阻力最小 约束：气动约束 变量：DV1
结构优化 目标：重量最小 约束：结构约束 变量：DV2
结 构 节 点 形 变
在对结构进行拓扑优化后，有必要对 结构局部尺寸和外形进行详细设计，以满足 最终工程应用要求。
参考文献：
[1]胡添元，余雄庆，多学科设计优化在非常规布局飞机总体设计中的应用 [J]. 航空学报，2011,32(1),117-127； [2]余雄庆,飞机总体多学科设计优化的现状与发展方向,南京航空航天大学报 [J],2008,40(4),417-426； [3]朱继宏,高欢欢,张卫红,周莹,航天器整体式多组件结构拓扑优化设计与应 用[J],航空制造技术,2014(14),25-29；
[4]胡婕,王如华,王稳江, 余雄庆,客机机翼气动/结构多学科优化方法,南京航 空航天大学报[J],2012,44(4),458-463.等
结合拓扑解耦的多学科优化方法
结合拓扑解耦的多学科优化方法I. 引言A. 研究背景B. 研究问题C. 研究目的D. 研究意义II. 多学科优化方法A. 多学科优化的基本思想B. 多学科优化的流程C. 多学科优化的应用领域D. 多学科优化的不足之处III. 拓扑解耦方法A. 拓扑解耦的基本原理B. 拓扑优化的流程C. 拓扑解耦与多学科优化的关系D. 拓扑解耦的应用实例IV. 结合拓扑解耦的多学科优化方法A. 算法流程的设计B. 优化变量的选择与设定C. 模型构建与求解D. 实例分析V. 结论A. 研究结论B. 研究启示C. 研究展望第1章节：引言A. 研究背景在现代工业领域中，为了提高产品的质量和效率，多种学科知识需要被综合应用。
然而，由于每个学科领域之间的差异性和复杂性，跨学科的优化问题变得越来越困难。
多学科优化（MDO）方法的出现为解决这一问题提供了一种新的思路。
但是，在复杂的优化问题中，传统的MDO方法往往存在收敛迭代次数多、计算负荷大、计算精度低的问题。
因此，一种适用于多学科优化的高效优化方法迫切需要。
B. 研究问题多学科优化中的优化问题有很多，其中最重要的是如何充分保证各学科之间相互协同及信息及时共享，达到全局最优。
同时，相应的跨学科优化算法也需要良好的收敛性和计算稳定性。
但是，由于跨学科优化问题的复杂性和多样性，传统的优化方法难以有效克服这些问题，因此，本文将提出一种基于拓扑解耦的多学科优化方法，以降低优化问题的复杂度和提高其效率。
C. 研究目的本文旨在提出一种结合拓扑解耦的多学科优化方法，克服传统MDO方法的不足，并通过具体实例验证该方法的有效性。
同时，本文还将探究该方法在现代工业领域中的应用前景，为未来跨学科优化领域的研究提供一些有益的思路。
D. 研究意义本文研究的拓扑解耦方法及其在多学科优化中的应用，可以为实际工程问题的解决提供一种新的途径和思路。
尤其对于那些既要求解决方案具有良好的质量和性能，又要求解决方案的计算快速和高效的问题，本文所提出的多学科优化方法具有十分重要的意义。
多学科优化
摘要：工程系统近年来变得相当大和复杂。
所要求的设计相当复杂并且仅仅考虑一个学科的话不容易满足设计要求。
因此，需要考虑到不同学科的设计方法。
多学科设计优化是考虑到多学科设计环境所形成的优化方法。
MDO包含七中方法。
他们是多学科可行方法MDF,单学科可行方法IDF,同时运行方法AAO,并行子空间优化方法CSSO,合作优化CO,错落综合系统合成方法BLISS,基于子空间的多学科优化MDOIS.通过几个数学例子，方法的性能可以得到评估和比较。
用于比较所定义的具体要求和新的数学问题类型是根据要求所定义的。
所有的方法被编码并且可以在数量和质量上比较方法的性能。
1．简介目前，工程系统都是相当大而且复杂的。
对于这类系统，设计要求是严苛的。
因此，设计工程师正在寻求新的方法，其中之一是多学科设计优化(MDO；Balling 和Sobieszcznski-Sobieski在1996提出)。
MDO是一种设计优化方法。
一般来说，优化在实施时，仅仅只考虑到了一门学科。
然而，用单一的学科去解决现代工程问题是相当困难的。
因此，我们需要一种可以覆盖多学科的设计方法。
在Sobieszczanski-Sobieski于1998年提出并行子空间优化之后，其他的几种方法也被相继提出来。
多学科设计优化方法分为单级方法和多级方法。
单级方法一般有一个单一的优化程序并且直接使用非层次结构。
以下这些方法就是属于单级方法，其中包括多学科可行法（MDF；Cramer等在1993年提出）、独立学科可行法（IDF；Cramer等在1993年提出；Lee在2004年提出）、All-at-once （AAO；Cramer等在1993年提出；Haftka在1985年提出）和基于独立子空间的多学科优化（MDOIS;Park在2007年提出；Park和Shin在2005年提出）。
在单级方法下，除了MDOIS以外，所有的学科都不能决定设计，并且分析只在学科之间进行。
多学科优化
在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ级方法中，学科可以被分 解也可以不分解。但学科间一 旦被分解开，每一个学科就需 要单独处理。在多级方法中， 学科通常是需要分解的
引言
在设计机翼时，应同时考虑上述两个学科。单个设 计问题则需要独立地针对每个学科进行解释。例如， 曳力最小化问题是通过计算流体动力学的输出值执行 的，机翼结构的重量最小化是通过有限元法的输出值 执行的；在这个例子中使用的优化技术就称作多学科 优化。在两个学科有共同的设计变量，目标函数和约 束条件。它们在每个学科中也能得到独立的解释。 机翼的分析和设计中耦合占主导地位。这个问题一 种 MDO 角度还不能完全地解决，所以设计者检验了 各种方法。有时，机翼的设计涉及到控制论学科，还 有很多对设计的参考。本章不对机翼的有关问题进行 阐述，而是讨论 MDO 的通用方法和研究其应用。
3.线性分解与全局灵敏度方程
表达式(7)-(11)的优化问题很难解决大规模问题。大规模 问题可以按照各个学科在分析类型的基础上进行分解。 在式(8) f f1 f 2 fc 中，利用目标函数的线性相加性，式 (7)-(9)可以改写为：
x1 , x 2 , xc
min s.t.
(12) (13) (14)
应用了全局灵敏度的mdois的流程图47mdois单级方法多级方法多学科可行方法mdf单学科可行方法idf同时分析优化法aao基于独立子空间的多学科设计优化mdois并行子空间优化算法csso两级集成系统综合法bliss协同优化算法co多学科可行方法mdf并行子空间优化算法csso单学科可行方法idf同时分析优化法aao基于独立子空间的多学科设计优化mdois两级集成系统综合法bliss协同优化算法co有系统分析环节它们能够保证在设计过程中多学科可行始终满足
柔性多体系统刚_柔耦合动力学
增 加 叶 片 高 度 是 扩 大 单 机 功 率 的必
由之 路
成 为 各 国 汽 轮 机 技 术 发 展 的共 同 方 向
,
由于 汽 轮 机 的 叶片 通 过 拉 筋 和 阻 尼 器 相 联 结
,
并成 组装 在 轮 盘 转 子上 振动 加剧 实 际相差太远
而 轮 盘 转 子本 身也是 弹性体
因 此 增 加 叶 片 高 度 势 必 引 起 轮 系 的祸 合 显 然与工程
由此 可 见
,
火 炮 系 统 同样 存 在
柔 性 多体 系 统 的 刚 综上所述
柔 藕 合 的 问题
,
目前 工 程 中 复 杂 机 械 系 统 的部 分 构 件 已 采 用 轻 质 柔 性 材 料
,
系统 的 运 行 速 度 加
快
,
运 行 精 度 的要 求越 来越 高
,
系统 的动 力 学 性 态 越 来 越 复 杂
,
这 些 都 已 成 为 工 程 预 研 与 设 计 的大 难 题
, ,
不 同 的约 束
、
不 同 的受 力 与 控 制 环 节 的 多 体 系 统
,
建 立 通 用 的程 式 化 的动 力 学 模 型
研究
处 理 这 些 数 学 模 型 的计 算 方 法
开 发 处 理 多体 系统 动 力 学 通 用 的 软件 系统
提
出有 效 的 规 划 控 制 方 法 与 机 械 臂 减 振 的 主 动 控 制 方 法
现代 化 生产 大量 采 用 了工 业 机 器人 技 术
且 从 感 官 上 突 破 了人 类 的 极 限 对 于 车辆 系统
,
高 速 与 高 精 度 装 配 机 器 人 的采 用 不 仅 从 效 率上 而
涡轮叶片多学科设计优化中的多学科可行解耦
2007年2月第28卷 第1期推 进 技 术J OURNAL OF PRO PUL SI ON TECHNOLOGYFeb 2007V ol 28 No 1涡轮叶片多学科设计优化中的多学科可行解耦*王婧超1,李立州2,岳珠峰1(1 西北工业大学力学与土木建筑学院,陕西西安710072;2 西北工业大学航空学院,陕西西安710072)摘 要:为解决涡轮叶片多学科设计优化过程中的解耦问题,将多学科可行解耦方法应用于涡轮叶片气动、传热及结构三学科的解耦。
将气动、传热分析载荷下的叶片变形作为解耦循环结束与否的判断标准;解耦循环中的关键步骤 学科间的载荷传递及变形传递分别用单元内线性插值法及自由网格变形技术实现。
某涡轮叶片初始设计点的解耦算例表明,解耦循环结束前收敛标准降幅达90 74%,气动、传热及结构得到了完全解耦。
整个过程表明,多学科可行解耦方法虽然解耦效率有限,但在解决学科间耦合问题时具有较好的稳定性、准确性及可操作性。
关键词:叶片;多学科设计优化+;单元内线性插值+;自由网格变形中图分类号:V 232 4 文献标识码:A 文章编号:1001 4055(2007)01 0045 05* 收稿日期:2006 01 16;修订日期:2006 08 02。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50375124,10472094)。
作者简介:王婧超(1981 ),女,硕士生,研究领域为多学科设计优化研究。
E m ai:l c l a rema rx @eyou co mM ulti disci pli nary feasi ble decoupli ng i n multi disci pli nary design opti m izati on for t urbi ne bladeWANG Ji n g chao 1,LI L i zhou 2,YUE Zhu feng1(1 Schoo l ofM echanics Eng i neering and C iv il A rch itecture ,N o rt hw estern Po lytechnical U niv .,X i an 710072,China ;2 School o f A eronauti cs ,N orth w estern P olytechn i ca lU n i v ,X i an 710072,Ch i na)Abstrac t : T o so l ve the decoupli ng prob l em i n the process o f turbine blade m ultidisc i p li nary desi gn opti m ization ,M ulti d i scipli nary feasi b l e decoup ling m ethod i s app lied to co m plete the decoupli ng o f ae rodyna m i cs ,heat transfer and structure .T he b l ade defor m a tion under pressure and te m pera t ure load from ae rodyna m i c and heat transfer analysis i s taken as the cr iteria to j udge whether the decoupli ng c ircle stops .L i near i n terpolation and free for m de f o r m ati on a re used to i m p l ement the load transfer and defo r ma ti on transfer a m ong the three disc i p li nes .T hrough a rea l app licati on ,it is i ndicated tha t t he convergence criter i a is descended by 90.74﹪before decoup li ng c irc le fi n is hes ,and the three d i scipli nes are tota ll y decoup led .It isshowed that ,i n the w ho le decoupli ng process ,the m ulti disc i p li nary f eas i ble decoupli ng m e t hod is stable ,verac i ous and m a neuverab l e ;however ,the effic i ency prob l em is its li m i ta ti on .So m e suggestions are a lso put for w ard to overco m e this li m ita ti on .K ey word s : Blade ;M u lti d i scipli nary desi gn opti m ization ;E le m ent li near i nterpo l a ti on ;F ree for m defor m a tion1 引 言多学科设计优化(MDO)是针对有多个相互影响学科系统的设计问题提出的优化方法[1]。
分析系统的耦合程度及解耦的方法
yi 的控制作用。
（4）λij﹤0时，耦合作用已大于控制作用， 了uj对yi的作用方向。 以上的分析，为变量的配对选择提供了依据，即尽可能选择相对增益λij
ij
与 异号，即耦合作用改变
ij
等于或接近于1的调节变量与被调量作为配对，若各调节通道的λ值越接近1，
则系统间耦合越小。若配对结果使各调节通道的相对增益均为1，则系统为无耦 合或半耦合的，无需解耦。千万不要采用λij为负的uj与yi 作为配对，这时当 其他系统改变开环或闭环状态，此子系统将丧失稳定，由负反馈变为正反馈。
（10-2）
显然网络C的选择不是唯一的。选择不同的解耦网络，所得到的等效对象WE 也不同。 通常情况下，解耦网络需n×n个补偿装 n 置。为减少补偿装置CIJ 的数量，可令C中 Wik Ckj Weij 对角线元素的传递函数CIJ =1。这样可减少 k 1 n个补偿装置。由（10-1）式可得：
y1 w 11 w 0 21
w 12 u1s w 22 u2 s
二、Bristol矩阵及相关性分析：
在对系统的相关性进行分析时，Bristol方法作为一种简便而有效的方法， 在工程实践中广泛应用，此方法的关键在于对各变量进行相对增益分析。由以 上2×2系统的分析可以看出，耦合作用的存在改变了调节通道的特性，而耦合 作用发生在相关通道的闭环状态下。相关性分析可表现在分析耦合作用对各调 节通道特性的影响。以下从静态角度分析系统的相关性。
第十章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
多变量控制系统
多变量被控对象 解耦控制系统设计
直流锅炉的特点 直流锅炉动态特性 直流锅炉控制系统基本方案 直流锅炉自动控制系统
多学科设计优化(MDO
系统评估
f g
MDO问题的表述:例子
最小化： f x2 x3 y1 e
2 ( y2 )
设计变量： 约束：
1
x1, x2, x3
1
y1, y2 ：状态变量 耦合变量
g ( y / 8) 1 0 g 10 ( y / 10) 0
2 2
学科1分析
y x 2 x x 0.2 y
• 研究的问题：
– 如何将复杂的多学科设计优化问题分解为若干较为简单的各 学科（或各子系统）设计优化问题？
– 如何协调各学科的设计进程？
– 如何综合各学科的设计结果？ – 如何更快地获得设计最优解？
对MDO策略（方法/算法）的要求
• 多学科分析的计算次数应尽可能地少； • 较好的全局最优解搜索能力；
• 特征
–涉及多门学科 –由多个子系统组成
• 分类
–层次系统（Hierarchic System） –非层次系统（Non-hierarchic System）
复杂工程系统的分类
层次系统
系统1 子系统2 子系统3 系统B 系统A
非层次系统
（藕合系统）
子系统4
子系统5
子系统6
系统C
MDO问题的表述
Find： x
– 英文名： Bi-Level Integrated System Synthesis ，简称BLISS – 流程图及特点
并行子空间优化 算法1：设计数据库驱动的CSSO
初 始 值 结 束 系 统 A C 设计数据库 系 统 敏 感 分 析 子系统偏导数计算 A B GSE C A B C 子空间并行优化
基于各学科平行设计优化的MDO方法 —多级优化方法
1553B协议综合解析
一、什么是1553B总线1553B总线是MIL－STD－1553总线的简称，其中B就是BUS，MIL-STD-1553B总线是飞机内部时分制命令/响应式多路复用数据总线。
1553B数据总线标准是20世纪70年代由美国公布的一种串行多路数据总线标准。
1553B总线能挂31个远置终端，1553B总线采用指令/响应型通信协议，它有三种终端类型：总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（BM）；信息格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、广播方式和系统控制方式；传输媒介为屏蔽双绞线，1553B总线耦合方式有直接耦合和变压器耦合；1553B总线为多冗余度总线型拓扑结构，具有双向传输特性，其传输速度为1Mbps传输方式为半双工方式，采用曼彻斯特进行编码传输。
采用这种编码方式是因为适用于变压器耦合，由于直接耦合不利于终端故障隔离，会因为一个终端故障而造成整个总线网络的完全瘫痪，所以其协议中明确指出不推荐使用直接耦合方式。
在20世纪60年代以前，飞机机载电子系统没有标准的通用数据通道，各个电子设备单元之间连接往往需要大量的电缆。
随着机载电子系统的不断复杂化，这种通信方式所用的电缆将会占用很大的空间和重量，而且对传输线的定义和测试也较为复杂，费用较高。
为了解决这一问题，美国SAE A2K委员会在军方和工业界的支持下于1968年决定开发标准的信号多路传输系统，并于1973年公布了MIL-STD-1553B标准。
1973年的1553B多路传输数据总线成为了未来军机将采用的技术，它取代了在传感器、计算机、指示器和其他飞机设备间传递数据的庞大设备，大大减少了飞机重量，并且使用简单、灵活，此标准的修订本于1978年公布，即MIL-STD-1553B标准。
1980年，美国空军又对该标准作了局部修改和补充。
该标准作为美国国防部武器系统集成和标准化管理的基础之一，被广泛的用于飞机综合航电系统、外挂物管理与集成系统，并逐步扩展到飞行控制等系统及坦克、舰船、航天等领域。
耦合系统协同进化多学科设计优化算法研究
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关键词 ： 合系统 ； 同进化算法 ； 耦 协 竞争与合作 ； 多学科设计优化
多学科耦合演化-概述说明以及解释
多学科耦合演化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：多学科耦合演化是指将不同学科领域间的知识和方法结合起来，以促进新的学科交叉融合和创新发展的一种综合性研究领域。
在当前高速发展的科技环境下，单一学科研究往往无法应对复杂的现实问题。
因此，跨学科合作和交流变得尤为重要，以挖掘知识间的相互依赖、协同创新的种种可能性。
多学科耦合演化的概念源自于对学科发展趋势的观察与思考。
随着社会的进步和科学技术的日益突破，学科之间的边界变得模糊，各学科之间的交叉与融合愈发频繁。
这种情况下，多学科耦合演化成为一种重要的探索方式，能够带来更加广阔的研究视角和创新思路。
本文将讨论多学科耦合演化的概念、意义、实践和未来发展。
在“学科耦合的概念”部分，将对多学科耦合的含义和特点进行阐述；在“学科耦合的意义”部分，将探讨多学科耦合对于知识创新和问题解决的积极作用；在“学科耦合的实践”部分，将介绍一些已有的跨学科研究案例，以展示多学科合作的实际运作方式；在“学科耦合的未来发展”部分，将展望多学科耦合演化的发展趋势并探讨可能的挑战和机遇。
通过本文的撰写，我们旨在提高对多学科耦合演化的认识与理解，促进不同学科间的交流与合作，进一步推动学科交叉的发展和创新，以更好地应对日益复杂的现实问题。
1.2 文章结构文章结构部分的内容为：本文主要分为以下几个部分来探讨多学科耦合演化的相关问题。
首先，在引言部分中，将对多学科耦合演化的概念进行概述，介绍本文的结构和目的，并进行总结。
接下来的正文部分将分为四个小节来详细阐述学科耦合的概念、意义、实践和未来发展。
在2.1小节中，将解释学科耦合的概念，说明不同学科之间如何相互关联和影响。
2.2小节将探讨学科耦合的意义，包括促进创新、提高解决复杂问题的能力等方面的重要性。
2.3小节将介绍学科耦合的实践，包括相关领域的案例和应用，以及学科耦合的实践方法和策略。
最后，在2.4小节中，将展望学科耦合未来的发展趋势，包括跨学科研究的机遇与挑战。
基于FDSM模型的WBS任务耦合问题的研究
基于FDSM模型的WBS任务耦合问题的研究吴红芳;任南;马梦园【摘要】考虑到复杂产品项目任务间的耦合关系易导致项目返工,本文在模糊设计结构矩阵(Fuzzy Design Structure Matrix,FDSM)模型的基础上研究工作分解结构(Work Breakdown Structure,WBS)耦合任务的优化.首先利用WBS的网络特性构建了WBS的T-T任务网络模型,并结合其与FDSM模型的相似性,提出了WBS的FDSM模型,其次通过FDSM的截距法完成耦合任务的识别,并采用割裂算法、解耦操作对耦合任务进行优化,最后通过实例验证了本文解耦方法的有效性:优化后的FDSM模型具有较低的耦合度.【期刊名称】《上海管理科学》【年(卷),期】2016(038)006【总页数】4页(P76-79)【关键词】复杂产品项目;工作分解结构(WBS);耦合关系;模糊设计结构矩阵(FDSM);截距法【作者】吴红芳;任南;马梦园【作者单位】江苏科技大学经济管理学院,江苏镇江212003;江苏科技大学经济管理学院,江苏镇江212003;江苏科技大学经济管理学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】F270.51.1 WBS的“T-T任务网络”模型WBS的项目要素分组以可交付成果为导向，可交付目标能够划分成若干个任务单元，每一个任务又可再分为若干个子任务。
本文将任务单元统称为任务点（Task Node, TN），而分解结构体系可以看成由许多不同层级的、有紧密依赖关系的TN组成，并且上下层级的TN之间具有父子关系，即：下一层级的TN由许多上一层级的TN连接，并且下一层级的TN可以连接更小的甚至最小级别的工作包（Work Packge, WP），由此形成一个层级的网络结构。
因此，工作分解结构可以用一个层次网络模型来表示。
由于TN间的依赖关系具有多样性，因此忽视TN间相互作用的差异性会使得许多重要信息丢失，本研究将WBS中的每条边赋予相应的权值，表示关联的TN之间影响的程度，并且应用加权层次网络模型表示WBS体系，即把TN作为节点，TN 间的直接依赖关系作为边，建立了一种“任务到任务间的网络”，本研究称之为“T-T任务网络”，表示为：其中，Gt是权重有向图，有n个TN和m条带权重的边是TN集合；是边的集合，边eij=1表示为任务点ti直接依赖任务点tj，边eij=0表示为任务点ti不直接依赖任务点tj。