МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ НЕСУЩИХ СИСТЕМ БЕСПЛАТФОРМЕННЫХ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Аннотация
Описываются подходы к решению задач оптимизации несущих систем (НС) бес- платформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). Типичной задачей оптими- зации в данном случае является многокритериальная параметрическая оптимизация несу- щей сисметы триады акселерометров БИНС с целью минимизации массы НС и минимиза- ции углов отклонения осей акселерометров под действием внешних нагрузок. В качестве инструмента численного моделирования и оптимизации используются модули ANSYS Mechanical и ANSYS DesignXplorer соответственно. Рассмотрены практические вопросы, связанные с параметризацией твердотельных моделей НС БИНС, вычислением углов от- клонения осей акселерометров, возможными вариантами планов численного эксперимента, оценкой чувствительности отклика ко входным параметрам, генерацией и уточнением поверхности отклика, и проведением многокритериальной оптимизации. Для рациональной параметризации твердотельных моделей произведена декомпозиция конструкции прибора БИНС, в результате чего были выделены детали и конструктивные элементы, имеющие наибольшее влияние на рассматриваемые целевые функции. Для вычисления углов отклоне- ния осей чувствительных элементов использованы специальные двухузловые конечные эле- менты и соотношения для углов Брайанта, которые описывают взаимное положение в пространстве двух систем координат. При планировании численного эксперимента на первом этапе оптимизации был использован центральный композиционный план, а на по- следующих этапах заполнение пространства параметров осуществлялось методом ла- тинского гиперкуба с дополнительной опцией соотношений между параметрами, что по- зволило избежать вырожденных вариантов конструкции. Поверхность отклика была по- строена методом генетической агрегации и впоследствии уточнена на основе набора оп- тимальных решений. Оптимизация для конфликтующих целей минимизации массы и мак- симизации жесткости проводилась при помощи многокритериального генетического алго- ритма. Описываемая совокупность подходов к решению задач оптимизации в результате показательной серии расчетов позволила снизить массу серийной детали НС БИНС на 23% при неизменной жесткости.
