万子平， 谭若愚， 郑杰基， 任广安， 谢馨， 范大鹏

(国防科技大学 智能科学学院， 湖南 长沙 410073)

0 引言

武器站是一种基于两轴转台(方位轴和俯仰轴)的精密指向系统，该系统可在控制闭环下使武器的火线轴稳定地跟随目标。随着战场需求的不断变化，武器站在效能单元(武器、传感器等)的配置上更加注重可重构设计，以便于根据需求快速配置，缩短产品设计定型时间。2017年，美国MOOG公司推出了Reconfigurable Integrated-weapons Platform可重构集成武器平台，简称RIwP。该平台对机械、传动和驱控组件均进行了通用化设计，将产品设计定型流程(数月至数年)转变为效能单元的换装流程(小于1 h)，缩减了产品定型时间，增强了武器站的战场适应性。

可重构设计的优势主要体现在通用性、重组性、扩展性、低成本、容错性和自修复性，但存在结构冗余的问题，导致其机械特性在可重构设计中非最优，从而影响武器站快、准、稳的伺服性能。

机械特性的优化方向主要包括结构、材料和工艺。工程应用中，材料优化方法主要为选型设计，工艺优化方法主要为校核验证，这两个优化方向在机械特性优化中的作用相对有限，而结构优化则可以实现机械特性优化的最大延展。

结构优化设计主要包括基于局部结构参数化的尺寸优化[1]、基于全局外形参数化的形状优化[2]和基于保留承力路径的拓扑优化[3-4]。上述优化方法的焦点多为对优化行为的描述，而较少关注机械结构与应用背景的关系。针对此问题，又衍生出了多材料结构的多学科优化方法[5]、复杂工况下的多工况优化方法[6]、连续结构的筋壁结构优化方法[7]和离散结构的骨架化优化方法[8]。……