《人機雙系統協同進化設計方法及在大型太空飛行器布局套用》是依託大連理工大學,由史彥軍擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：人機雙系統協同進化設計方法及在大型太空飛行器布局套用
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：史彥軍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究一類國防和工業複雜裝備布局的最佳化設計問題，以我國的大型太空飛行器空間站資源艙布局設計為套用背景。難點在於：(1)屬工程系統布局組合設計問題；(2)難以求解或易早熟。採取人機結合、雙系統與多學科協同設計(CMDO)相結合策略，提出一種人機雙系統多學科協同進化方法(BCMDO)。雙系統分別對應人智和智慧型計算系統，置於CMDO框架建立兩系統相應知識模型和數學模型。此外，在對該布局解空間結構分析揭示本質基礎上，構造同構非同構布局模式，進而構造基於布局模式進化算法用於CMDO求解。主要研究：(1)人機雙系統CMDO方法建模和求解；(2)解空間結構分析和布局拓撲模式構造以及基於該布局模式進化算法。提出人機雙系統CMDO理論與方法，發揮人機結合、雙系統CMDO和基於布局模式演化計算相結合的綜合效應，用於上述空間站布局設計，為一類複雜裝備布局設計提供技術支持。
結題摘要
本項目按計畫圓滿完成國家自然科學基金項目審批書規定內容和預期研究成果。包括：(1) 理論研究：研究一類國防和工業裝備布局的最佳化設計問題。採取針對性的人機結合、雙系統、協同進化(CCEA)、啟發式求解算法和系統設計方法學相結合的策略，提出人機雙系統協同進化設計方法(HDCCEA)。主要工作包括：(a)首先提出一種雙系統變粒度協同進化設計方法(DVGCCEA)，該方法是將原問題(設為系統P)，利用處理工程系統最佳化問題分而治之策略，將P分解為若干個系統P={PPe,|e=1,2,…E}，將P拷貝(複製)為兩個系統A，B及其相應的子系統AAe，BBe，A，B系統並行計算，A系統整體最佳化，B系統的BBe為基於CC框架並行最佳化。給出新的雙系統CC框架結構形式，雙系統之間個體遷移是通過子系統AAe和BBe之間的子個體遷移實現，增加多樣性。給出一種新隱式協調機制的合作個體選擇方式和評價方法。A，B採用精英保留策略，使B系統逼近A系統， A系統逼近P系統(原問題)，增加計算收斂性。這有助於求解前期增加多樣性，後期增加收斂性。對A系統採用變粒度策略，並以減少雙系統增加的耗時。進而，提出人機結合雙系統協同進化設計方法(HDCCEA)。它是將人機結合技術與DCCEA相結合，A、B系統分別對應人智和智慧型計算系統；再拓展為人機結合併行雙系統協同進化算法(PHDCCEA)。(b)給出基於主元分析和遺傳算法的多模態函式布局解空間結構分析方法並揭示其理論本質，進而發展若干基於非同構布局模式的啟發式求解算法(DVGCCEA)。該DCCEA可以充分發揮子系統之間和雙系統之間的協同效應，PHDCCEA格外發揮人機合作的效應，這是解決工程系統最佳化問題重要途徑。期望發展一種新的雙系統協同進化布局最佳化理論方法，為一類複雜裝備布局提供技術支持。(2)論著：國內外發表期刊論文14篇（含已錄用4篇），國際會議論文4篇，總計18篇。其中SCI收錄3篇，EI收錄11篇，ISTP收錄2篇，發表一篇論文於Top期刊；博士學位論文5篇，碩士學位論文8篇；（3）軟體：實現了上述方法系統原型。獲得軟體著作權登記1項；（4）人才培養：培養畢業博士5名，碩士8名。在讀博士生5名，碩士生8名；（5）獲獎：獲得2010年度遼寧省自然科學獎一等獎和教育部自然科學獎一等獎各一項（6）驗證與套用：套用於兩處，獲兵器部某研究所驗收評審報告。
