魚雷總體設(shè)計優(yōu)化研究.pdf

1、魚雷是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中重要的水中作戰(zhàn)武器，魚雷總體設(shè)計的優(yōu)良直接決定了魚雷在實際應(yīng)用中的性能。魚雷一般由控制、自導(dǎo)、動力、線導(dǎo)、引信、供電、戰(zhàn)斗、推進等系統(tǒng)組成，各個系統(tǒng)之間通過耦合方式連接。由于系統(tǒng)過于復(fù)雜，導(dǎo)致魚雷總體設(shè)計研究困難重重。在之前的魚雷優(yōu)化設(shè)計研究中，往往先將魚雷拆分成獨立的子系統(tǒng)，然后再對魚雷的子系統(tǒng)進行單獨優(yōu)化，這種研究方法降低了魚雷優(yōu)化的難度，但是得到的結(jié)果往往不是全局最優(yōu)。近年來，借助于計算機仿真技術(shù)及魚雷整體仿真技術(shù)

2、的發(fā)展，魚雷總體設(shè)計正逐步成為新的研究熱點與難點。本文就是研究在全彈道魚雷仿真基礎(chǔ)上的魚雷整體優(yōu)化問題。可是，由于魚雷仿真系統(tǒng)包含雷體運動學(xué)動力模型、自導(dǎo)檢測概率模型、彈道模型、目標(biāo)運行模型等眾多組成部分，高維、強非線性、無表達式、系統(tǒng)不光滑、計算時間過長等因素為在此基礎(chǔ)上的優(yōu)化設(shè)計帶來了極大的挑戰(zhàn)。針對這一困難問題，本文作了如下研究工作。
　?。?）首先，我們面對的魚雷仿真模型問題是一個7維的、強非線性、系統(tǒng)不光滑，無表示式、仿

3、真時間長的黑箱問題。針對這一復(fù)雜的優(yōu)化問題，我們選用具有不受函數(shù)可導(dǎo)或連續(xù)的約束、只運用函數(shù)本身的數(shù)值進行尋優(yōu)、能快速收斂到全局近似最優(yōu)解、且易推廣到多目標(biāo)等特點的遺傳算法進行優(yōu)化求解。在種群大小為10，迭代次數(shù)為20，初始的最優(yōu)個體為0.41，經(jīng)過近20個小時的運算，運算的最優(yōu)結(jié)果為0.3455，最終得到了一個實踐上可接受的結(jié)果。另外，我們將遺傳算法推廣到多目標(biāo)問題，在耗時約21個小時的計算，最后得到了兩組Pareto解集。
　

4、?。?）為了進一步克服魚雷總體設(shè)計模型仿真時間太長，導(dǎo)致整個求解時間過長的問題，我們采用空間映射算法對魚雷總體設(shè)計模型的進行優(yōu)化求解，通過建立粗糙模型，將搜索中魚雷仿真的工作轉(zhuǎn)移到快速的粗糙模型上。為了建立良好的粗糙模型，我們首先對魚雷仿真模型進行分析，通過采樣對魚雷總體設(shè)計模型進行了降維處理；運用樣本的重復(fù)率了解模型的極值點分布情況；最后對樣本進行改進，并在此基礎(chǔ)上運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了一個較好的粗糙模型。
　?。?）最后，在建立好