در سال های اخیر استفاده از تاکسی هوایی به عنوان یک راه حل مناسب جهت جابه جایی بار و مسافر خصوصا در مسافت های کوتاه و درون شهری مورد توجه قرارگرفته است. استفاده از روش های مدرن طراحی بهینه نظیر بهینه سازی چند موضوعی با استخراج طرح بهینه ضمن ارضاء کلیه قیود مدنظران طراحان، اطمینان از بهینه بودن طرح را نیز مقدور می سازد. در این مقاله پس از مدل سازی زیر سیستم های مختلف، به طراحی بهینه چندموضوعی تاکسی هوایی بر اساس یک ماموریت داده شده پرداخته شده است. چارچوب بهینه سازی انتخاب شده بر مبنای AAO و با درنظرگرفتن پنج موضوع سازه، آیرودینامیک، مکانیک پرواز، پیشرانش و توان الکتریکی با هدف کمینه سازی جرم پرنده است. در نهایت نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از دو روش طراحی کلاسیک بر پایه ی "تخمین وزن" و "ضرایب طراحی" مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاکی از بهبود قابل ملاحظه طرح بهینه نسبت به روش های کلاسیک می باشد.

این مقاله به ارائه روش مدلسازی شبه مدل با کارایی بالا برای حل مسائل بهینه سازی طراحی چند موضوعی با مدلهای شبیه سازی دقت بالا می پردازد. مهمترین مشکلات اساسی در ارتباط با بهینه سازی چند موضوعی عبارتند: از کوپلینگ های بین موضوعات، هزینه های سنگین محاسباتی آنالیز و تحلیل در هر موضوع مربوطه و تعدد قیود و متغیرهای طراحی. این عوامل منجر به افزایش هزینه های محاسباتی می شود که این خود عامل استفاده محدود MDO در حل مسائل طراحی صنعتی میگردد. برای رفع این مشکلات در این مقاله، روشی بر مبنای مدلسازی سراسری با استفاده از روش حداقل مربعات متحرک و استراتژی ناحیه مطمئن ارائه شده است. شبه مدل برای شناختن ناحیه قابل قبول و غیر قابل قبول و همچنین استراتژی ناحیه مطمئن برای جستجوی دقیق ناحیه قابل قبول مورد استفاده قرار می گیرد. این روش با یک مساله نمونه نشان داده شده است و کارایی این روش برای مدلسازی و بهینه سازی مشارکتی در سطح سیستمی با استفاده از مدل سطح بالا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که شبه مدل بر مبنای روش حداقل مربعات متحرک به صورت همزمان دقت بالای محاسبات و در عین حال کاهش قابل توجهی در هزینه های محاسباتی را فراهم می کند.

در این تحقیق سعی شده است تا با ارائة یک روش، مشکلات مربوط به بهینه سازی های چندهدفه مقید (پیاده ­سازی، زمان محاسبات و سادگی) تا حدودی برطرف شود. این روش که بر مبنای منطق فازی است یک مساله بهینه ­سازی چندهدفه مقید را به یک مساله بهینه سازی تک هدفه نامقید تبدیل می ­کند و به این شکل بسیاری از مشکلات ذکر شده برطرف می شود. جهت نشان دادن کارآیی روش، سه بهینه سازی طراحی یک هواپیمای بی­سرنشین انجام شده است. هدف بهینه ­سازی اول، مقایسة عملکرد این روش با دو روش معروف بهینه سازی چندهدفه است. هدف از بهینه سازی­ های دوم و سوم نیز نشان دادن این قابلیت از روش پیشنهادی است که برحسب ضرورت طراح می ­تواند به شکل آگاهانه درجه اهمیت را روی توابع هدف و یا قیود تغییر دهد. نتایج بهینه ­سازی­ ها نشان می­ دهند که زمان محاسبات با استفاده از روش پیشنهادی کاهش یافته و همچنین با تغییر درجة اهمیت، دو طرح کاملا متفاوت به دست آمده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله به ارائه یک نرم افزار طراحی چندموضوعی به منظور طراحی هواپیمای هوانوردی عمومی پرداخته شده است. در نرم افزار تدوین شده موضوعات موتور، وزن و سایزبندی، آیرودینامیک، عملکرد و پایداری در قالب ساختار امکان پذیری طراحی چندموضوعی مدل سازی شده اند. در این نرم افزار در ابتدای فرایند طراحی، پیکره بندی اولیه ی هواپیما بر مبنای یک سری الزامات از پیش تعیین شده و مطالعات آماری تعیین می گردد. سپس حلقه امکان پذیری طراحی چندموضوعی بر اساس انجام یک تحلیل چندموضوعی طرح را در حضور قیود عملکردی و ماموریتی ارزیابی می نماید. قیود و الگوریتم های لحاظ شده در طراحی برمبنای روش طراحی گودمانسون پیاده سازی شده است. متغیرهای طراحی با دقت و برمبنای تحلیل حساسیت روی اهداف بهینه سازی (کاهش وزن کل و افزایش برد) انتخاب شده اند. قیود پایداری استاتیکی نیز به منظور دست یافتن به یک طرح امکان پذیر در طراحی لحاظ شده است. نهایتا با استفاده از یک الگوریتم بهینه سازی تکاملی چندهدفی (NSGA-II)، مجموعه پاسخ های ممکن در قالب جبهه پرتو ارائه می گردد. این نرم افزار با قابلیت افزودن انواع موتورها و ایرفویل ها، گستره ی جامعی از طرح های بهینه را پوشش خواهد داد. جبهه پرتوی حاصل از فرایند بهینه سازی، امکان پذیری و سودمندی این نرم افزار طراحی مفهومی را نشان می دهد.

از آنجائی که روش معینی برای طراحی میکروپرنده ها (برخلاف هواپیماهای با مقیاس بزرگ) وجود ندارد، لذا طراحی این وسایل بسیار پیچیده و مبهم است. به همین دلیل، طراحی میکروپرنده ها بسیار پرهزینه (زمان بر) است و نهایتاً طرح به دست آمده نمی تواند بهینه باشد. برای حل این چالش ها، این تحقیق یک چارچوب برای بهینه سازی طراحی چندموضوعی میکروپرنده های بال ثابت را توسعه داده است. هدف این چارچوب استفاده از مزایای روش بهینه سازی طراحی چندموضوعی (کاهش زمان و دستیابی به طرح بهینه) در فرآیند طراحی میکروپرنده ها است. لذا سعی شده است تا مهم ترین ماژول ها برای آنالیز در نظر گرفته و چارچوب بتواند همه فازهای پروازی در فرآیند بهینه سازی طراحی را لحاظ کند. هندسه، وزن، تخمین مرکز جرم، آیرودینامیک و تخمین توان ماژول های در نظر گرفته شده در این چارچوب می باشند. برای نشان دادن عملکرد این چارچوب، بهینه سازی طراحی یک میکروپرنده بال ثابت با در نظر گرفتن کاهش وزن برخاست و نیروی پسآ به عنوان توابع هدف، انجام شده است. قیود در نظر گرفته شده نیز از ماژول های پایداری و هندسه می باشند. شایان ذکر است که با توجه به فضای طراحی پیچیده میکروپرنده ها و قابلیت الگوریتم ژنتیک، این الگوریتم به عنوان الگوریتم بهینه سازی در نظر گرفته شده است.

با توجه به اهمیت حضور عدم قطعیت ها در طراحی سیستم های پیچیده مهندسی، در این پژوهش، روند طراحی بهینه چندموضوعی سیستم پیشرانش دومولفه ای در حضور عدم قطعیت ها ارائه می گردد که علاوه بر کمینه نمودن جرم سیستم از مقاومت مطلوبی نسبت به عدم قطعیت ها برخوردار باشد. براین اساس روندنمای طراحی چندموضوعی سیستم پیشرانش دومولفه ای در دو حالت طراحی بهینه و طراحی بهینه مقاوم نشان داده می شود. سپس با اعمال عدم قطعیت ها، نتایج جرمی، عملکردی و هندسی سیستم پیشرانش به تفکیک برای طراحی بهینه، طراحی مقاوم و طراحی بهینه مقاوم بیان می گردد. با توجه به نتایج نشان داده می شود که کمترین جرم در حالت طراحی بهینه اتفاق می افتد. اما با اعمال عدم قطعیت ها در این نقطه مشاهده می گردد که کمترین مقاومت و قابلیت اطمینان را دارا می باشد. همچنین سعی می شود تفاوت مفاهیم طراحی مقاوم و طراحی بهینه مقاوم به کمک نتایج تشریح شود.

در این پژوهش، مسئله بهینه سازی طراحی چندموضوعی یک ماهواره بر انعطاف پذیر بازگشت پذیر فرمول بندی شده است. هدف ارائه یک ساختار طراحی مناسب به منظور طراحی نامعین و بهینه مسیر تحت قیود کنترلی ـ سازه ای و ضخامت بهینه پوسته و عایق با توجه به معیارهای طراحی سازه انعطاف پذیر به گونه ای است که طرح نهایی قابلیت دستیابی به قابلیت اطمینان مطلوب را داشته باشد. در این طرح، برای مدل سازی آیروالاستیک به عنوان نوآوری از مدل تیر برنولی ـ اویلر و اصل دالامبر در تحلیل سازه برای مدل استاتیکی استفاده شده است. ساختار تحلیل قابلیت اطمینان سری و الگوریتم فراابتکاری ژنتیک با مرتب سازی غیرمغلوب به علت ابعاد مسئله و پیچیدگی قیود غیرخطی نامعین انتخاب شده است. ارزیابی نتایج بهینه سازی مسئله معین، کاهش 75 درصدی هزینه محاسباتی در تعداد فراخوانی تابع هدف در مقایسه با الگوریتم گرادیان پایه را نشان می دهد.

در پژوهش حاضر مساله بهینه سازی طراحی مفهومی چندموضوعی و چندمنظوره یک پرتابه هوایی مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است. این امر بر پایه توسعه یک مدل دینامیک پروازی سه درجه آزادی و مدنظر قرار دادن کلیه محدودیت های سیستمی صورت گرفته است. به منظور دستیابی به حداکثر وزن محموله و حداکثر برد، زمینه های پایداری، وزن و بالانس، آیرودینامیک و مسیر حرکت مطلوب به عنوان موضوعات اصلی در مرحله طراحی مفهومی پرتابه هوایی انتخاب گردیده و برای هر یک، مدلی مناسب با سطح صحت متوسط به کار گرفته شده است. مساله بهینه سازی نتیجه شده شامل 14 متغیر طراحی و دو تابع هدف که همان وزن محموله و برد پرتابه هوایی است، می باشد. به منظور ارزیابی طرح بهینه شده، تحلیل های آماری روی طرح پایه و طرح بهینه بر اساس معیار عملکرد و رعایت محدودیت ها صورت گرفته و مقایسه شده اند که نشان گر عملکرد بهتر طرح بهینه به دست آمده می باشند. در نهایت، با توجه به نامعینی های حاکم بر شرایط اولیه رهاسازی و به منظور تحلیل حساسیت برد پرتابه نسبت به تغییرات شرایط اولیه از حالت ایده آل و ارزیابی طرح نهایی، شبیه سازی های مونت کارلوبرروی طرح بهینه نیز انجام شده است.