魚(yú)雷總體設(shè)計(jì)優(yōu)化研究.pdf

1、魚(yú)雷是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中重要的水中作戰(zhàn)武器，魚(yú)雷總體設(shè)計(jì)的優(yōu)良直接決定了魚(yú)雷在實(shí)際應(yīng)用中的性能。魚(yú)雷一般由控制、自導(dǎo)、動(dòng)力、線導(dǎo)、引信、供電、戰(zhàn)斗、推進(jìn)等系統(tǒng)組成，各個(gè)系統(tǒng)之間通過(guò)耦合方式連接。由于系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致魚(yú)雷總體設(shè)計(jì)研究困難重重。在之前的魚(yú)雷優(yōu)化設(shè)計(jì)研究中，往往先將魚(yú)雷拆分成獨(dú)立的子系統(tǒng)，然后再對(duì)魚(yú)雷的子系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)優(yōu)化，這種研究方法降低了魚(yú)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(lái)，借助于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及魚(yú)雷整體仿真技術(shù)

2、的發(fā)展，魚(yú)雷總體設(shè)計(jì)正逐步成為新的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。本文就是研究在全彈道魚(yú)雷仿真基礎(chǔ)上的魚(yú)雷整體優(yōu)化問(wèn)題?？墒?，由于魚(yú)雷仿真系統(tǒng)包含雷體運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力模型、自導(dǎo)檢測(cè)概率模型、彈道模型、目標(biāo)運(yùn)行模型等眾多組成部分，高維、強(qiáng)非線性、無(wú)表達(dá)式、系統(tǒng)不光滑、計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等因素為在此基礎(chǔ)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。針對(duì)這一困難問(wèn)題，本文作了如下研究工作。
　?。?）首先，我們面對(duì)的魚(yú)雷仿真模型問(wèn)題是一個(gè)7維的、強(qiáng)非線性、系統(tǒng)不光滑，無(wú)表示式、仿

3、真時(shí)間長(zhǎng)的黑箱問(wèn)題。針對(duì)這一復(fù)雜的優(yōu)化問(wèn)題，我們選用具有不受函數(shù)可導(dǎo)或連續(xù)的約束、只運(yùn)用函數(shù)本身的數(shù)值進(jìn)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(diǎn)的遺傳算法進(jìn)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(gè)體為0.41，經(jīng)過(guò)近20個(gè)小時(shí)的運(yùn)算，運(yùn)算的最優(yōu)結(jié)果為0.3455，最終得到了一個(gè)實(shí)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(wèn)題，在耗時(shí)約21個(gè)小時(shí)的計(jì)算，最后得到了兩組Pareto解集。
　

4、?。?）為了進(jìn)一步克服魚(yú)雷總體設(shè)計(jì)模型仿真時(shí)間太長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)求解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，我們采用空間映射算法對(duì)魚(yú)雷總體設(shè)計(jì)模型的進(jìn)行優(yōu)化求解，通過(guò)建立粗糙模型，將搜索中魚(yú)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(duì)魚(yú)雷仿真模型進(jìn)行分析，通過(guò)采樣對(duì)魚(yú)雷總體設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了降維處理；運(yùn)用樣本的重復(fù)率了解模型的極值點(diǎn)分布情況；最后對(duì)樣本進(jìn)行改進(jìn)，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了一個(gè)較好的粗糙模型。
　?。?）最后，在建立好