基于系统分解的多学科集成设计过程与工具

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1、·98·弹箭与制导学报2005年*基于系统分解的多学科集成设计过程与工具龚春林,谷良贤,袁建平(西北工业大学,西安710072)[摘要]根据多学科设计问题系统分析的特点,提出基于系统分解的多学科集成设计过程。针对此设计过程,从支持独立的学科分析工具着手,提出了层次式多学科集成管理模型。在此基础上,采用面向对象技术和COM接口技术,开发了支持多学科集成设计的工具MDOF(MultidisciplinaryDesignOptimizationFramework)。在MDOF中,对包含四个学科的运载火箭设计问题进行集成和优化。[关键词]多学科集成设计;系统分解;工具;优化[中图分类号]V19[文

2、献标识码]ASystemDecompositionBasedMultidisciplinaryIntegratedDesignProcessandToolGONGChun-lin,GULiang-xian,YUANJian-ping(NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:AccordingtothecharacteristicsofmultidisciplinaryintegratedAnalysis,anintegrateddesignprocessbasedonsystemdecompositionw

3、aspresented,whichavoidentiresystemiterationduringsystemanalysis.Anhierarchicaldisciplineintegrationandmanagementmodelappliedduringthisdesignprocesswaspresented.Afterthiswork,amultidisciplinaryintegrateddesigntool—MDOF(MultidisciplinaryDesignOptimizationFramework)wasdevelopedapplyingtheObject-Orient

4、ed(OO)andCommonObjectModule(COM)softwaredevelopmenttechnologieswithinVisualC++6.0.AtLast,amultidisciplinarydesignproblemoflaunchrocketincludingfourdisciplineswasintegratedandoptimizedinMDOF.Keywords:multidisciplinaryintegrateddesign;systemdecomposition;tool;optimizeFeasible)、IDF(IndividualDisciplin

5、eFeasible)、1引言AAO(AllAtOnce)、CSSO(ConcurrentSub-航空航天系统设计是复杂设计过程的代表,SpaceOptimization)、CO(Collaborative)、BLISS可分解为多个交叉耦合的子系统,对应于各个工(Bi-LevelIntegratedSystemSynthesis)等多学[2~3]程学科,如外形布局、气动/气动热、弹道、动力、科优化设计过程。这些技术方法各有千秋。从可用性和减少计算复杂性着手,文中基于制导与控制、结构等,这些学科由不同的学科专对学科关系进行描述的系统分解方法,提出另一业人员独立研究。但是,由于缺乏有效的集成工具和

6、交互手段,传统的系统设计常采用串行设计种多学科集成设计过程。对包含布局、质量尺寸、模式,在很大程度上简化了学科耦合关系,不能弹道、气动四个学科的运载火箭设计问题进行优化。很好地表达系统物理特性,造成设计方案可靠性低且设计周期长。并行工程、CIMS工程的发展要求能够充分2基于系统分解的系统分析过程考虑学科耦合关系,采用先进的设计技术进行多多学科集成设计包括系统分析和设计决策[1]学科集成设计,探索系统综合性能。在这一领两部分,由设计决策方法(优化算法、实验设计、域的研究形成了MDF(Multidisciplinary启发式算法、专家系统等)根据系统分析的结果收稿日期:2005-01-27基金

7、项目:国家863计划(项目编号2004AA721052);西北工业大学博士论文创新基金(项目编号CX200404)作者简介:龚春林,男,博士研究生,主要研究方向:飞行器多学科设计优化。第25卷第3期基于系统分解的多学科集成设计过程与工具龚春林等·99·来调整设计方案,如图1或兼容,即:所示。R=[R1R2⋯Rn]=0(2)系统分析是多个学科M=G(Xd,Y)(3)分析的综合,又称多学科由于Xd是系统参数,Y是

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1、·98·弹箭与制导学报2005年*基于系统分解的多学科集成设计过程与工具龚春林,谷良贤,袁建平(西北工业大学,西安710072)[摘要]根据多学科设计问题系统分析的特点,提出基于系统分解的多学科集成设计过程。针对此设计过程,从支持独立的学科分析工具着手,提出了层次式多学科集成管理模型。在此基础上,采用面向对象技术和COM接口技术,开发了支持多学科集成设计的工具MDOF(MultidisciplinaryDesignOptimizationFramework)。在MDOF中,对包含四个学科的运载火箭设计问题进行集成和优化。[关键词]多学科集成设计;系统分解;工具;优化[中图分类号]V19[文

2、献标识码]ASystemDecompositionBasedMultidisciplinaryIntegratedDesignProcessandToolGONGChun-lin,GULiang-xian,YUANJian-ping(NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:AccordingtothecharacteristicsofmultidisciplinaryintegratedAnalysis,anintegrateddesignprocessbasedonsystemdecompositionw

3、aspresented,whichavoidentiresystemiterationduringsystemanalysis.Anhierarchicaldisciplineintegrationandmanagementmodelappliedduringthisdesignprocesswaspresented.Afterthiswork,amultidisciplinaryintegrateddesigntool—MDOF(MultidisciplinaryDesignOptimizationFramework)wasdevelopedapplyingtheObject-Orient

4、ed(OO)andCommonObjectModule(COM)softwaredevelopmenttechnologieswithinVisualC++6.0.AtLast,amultidisciplinarydesignproblemoflaunchrocketincludingfourdisciplineswasintegratedandoptimizedinMDOF.Keywords:multidisciplinaryintegrateddesign;systemdecomposition;tool;optimizeFeasible)、IDF(IndividualDisciplin

5、eFeasible)、1引言AAO(AllAtOnce)、CSSO(ConcurrentSub-航空航天系统设计是复杂设计过程的代表,SpaceOptimization)、CO(Collaborative)、BLISS可分解为多个交叉耦合的子系统,对应于各个工(Bi-LevelIntegratedSystemSynthesis)等多学[2~3]程学科,如外形布局、气动/气动热、弹道、动力、科优化设计过程。这些技术方法各有千秋。从可用性和减少计算复杂性着手,文中基于制导与控制、结构等,这些学科由不同的学科专对学科关系进行描述的系统分解方法,提出另一业人员独立研究。但是,由于缺乏有效的集成工具和

6、交互手段,传统的系统设计常采用串行设计种多学科集成设计过程。对包含布局、质量尺寸、模式,在很大程度上简化了学科耦合关系,不能弹道、气动四个学科的运载火箭设计问题进行优化。很好地表达系统物理特性,造成设计方案可靠性低且设计周期长。并行工程、CIMS工程的发展要求能够充分2基于系统分解的系统分析过程考虑学科耦合关系,采用先进的设计技术进行多多学科集成设计包括系统分析和设计决策[1]学科集成设计,探索系统综合性能。在这一领两部分,由设计决策方法(优化算法、实验设计、域的研究形成了MDF(Multidisciplinary启发式算法、专家系统等)根据系统分析的结果收稿日期:2005-01-27基金

7、项目:国家863计划(项目编号2004AA721052);西北工业大学博士论文创新基金(项目编号CX200404)作者简介:龚春林,男,博士研究生,主要研究方向:飞行器多学科设计优化。第25卷第3期基于系统分解的多学科集成设计过程与工具龚春林等·99·来调整设计方案,如图1或兼容,即:所示。R=[R1R2⋯Rn]=0(2)系统分析是多个学科M=G(Xd,Y)(3)分析的综合,又称多学科由于Xd是系统参数,Y是

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