面向密集度的弹丸起始扰动优化设计及稳健设计(2)
5.2 基于NSGA-II方法的参数优化设计 32
5.3 优化结果与分析 35
5.4 本章小结 37
6 弹丸起始扰动参数最优方案稳健设计 38
6.1 口田稳健设计基本理论 38
6.2 口田稳健设计算法 40
6.3 弹丸起始扰动参数稳健设计 43
6.4 本章小结 48
结论 49
致谢 51
参考文献 52
附录A 弹丸起始扰动稳健设计内、外表 55
1 绪论
1.1 选题背景与意义
远程、高能、精确地火力打击是现代炮兵武器系统的最基本要求。射击密集度是一组射弹围绕散布中心的密集程度，是火炮对目标命中效能的关键性战术技术指标。火炮武器系统的射击密集度是由武器系统、环境因素等各种可控与不可控随机因素引起的，在其总体参数优化设计时，射击密集度将作为一个重要的目标函数。弹丸起始扰动与射击密集度密切相关，火炮设计与试验中，经常发生射弹散布超过指标要求的情况，对密集度起重要作用的弹丸起始扰动进行研究分析就显得非常必要，面向密集度的弹丸起始扰动参数优化设计对提高火炮射击密集度具有重要意义。
优化理论和优化方法及其应用研究，已经随着电子计算机科学技术的快速发展而广泛地进入各个领域，应运而生了一系列现代优化计算方法，例如全局搜索、多目标优化、人工神经网络等。稳健设计确保产品在设计、制造和操作中执行预期的功能而不受环境变化或不确定性因素的影响。稳健设计能保证产品性能的各种不确定性，提高产品质量或使性能稳定。而密集度是一项复杂交叉学科，对于密集度的研究无疑是困难的，产生密集度的原因也是多方面的。火炮的结构参数、弹药误差、测地条件、气象条件都将影响密集度，并且这些因素大多是不可控的随机因素，各个参数的变化充满了不确定性，这就涉及到一个随机优化问题，而目前在这一领域所做工作并不多。
本文通过Fortran编程建立基于蒙特卡洛模拟的火炮射击密集度模型，运用优化设计与稳健设计相关理论，对面向密集度的弹丸起始扰动进行研究，揭示火炮射击密集度的规律以及弹丸起始扰动各因素对其影响程度。在不消除误差产生原因的基础上，寻找起始扰动的最优组合，确定起始扰动各参数合理容差区间，使纵向密集度达到规定要求，并采用稳健设计方法使设计方案具有较高的稳健性，为内弹道优化和火炮关键结构参数优化提供约束函数。本文所做工作，对火炮的总体设计具有重要的理论意义和工程实用价值。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 射击密集度与弹丸起始扰动研究现状
1.2.2 优化设计在火炮中的应用
1.2.3 稳健设计理论的发展
1.3 本文研究内容
本文采用优化设计和稳健设计相关理论与方法，对弹丸起始扰动的各参数进行优化设计，确定最优解与容差区间，使之满足射击密集度要求并具有较好的稳健性。通过编程建立火炮射击密集度模型，实现密集度的模拟计算。在多学科优化软件ISIGHT中对密集度程序进行集成并构建神经网络模型，对面向密集度的弹丸起始扰动各参数进行灵敏度分析，量化弹丸起始扰动各参数对射击密集度的影响程度。采用遗传算法进行优化设计，获得弹丸起始扰动各参数的最优解与合理容差。在最优解的基础上运用田口稳健设计理论进行稳健设计得到最终稳健方案。
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