基于变复杂度近似的改进两级集成系统协同优化方法及应用研究

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多学科设计优化方法（MDO）是复杂工程产品设计优化的发展方向，解决了传统设计优化方法中各学科间的协调依赖专家经验、耦合关系被割断等问题，能够提高设计质量、缩短设计周期、降低设计成本，已得到国内外科研机构、公司、政府的重视。求解策略是MDO的核心内容，能够有效地降低MDO中各子系统协调难度。求解策略经过单级到多级的不断发展，现已有多种表达方式，但缺乏一种操作简单、求解高效同时又具有较强鲁棒性的求解策略。同时，在子学科分析中采用近似模型来代替精确仿真模型已成为减少复杂工程系统MDO问题计算量的重要途径。
　　两级集成系统协同优化法（BLISCO）是一种结构组织形式和协调优化能力综合性能较好的MDO求解策略，本文对其进行了改进研究，并结合变复杂度近似技术，将改进后的BLISCO应用于工程实例中。
　　首先，对MDO求解策略和变复杂度近似模型的国内外研究现状进行了综述，并系统地研究对比了BLISCO、CO、BLISS2000三种求解策略的特点。针对BLISCO方法存在的不足，引入了拟可分MDO概念，并建立了面向拟可分MDO问题的改进BLISCO方法。该方法解决了设计优化问题分解后子系统目标函数可能再次耦合的问题，同时子系统级目标函数不再需要复杂的求导计算。通过两个算例对改进BLISCO方法的可行性、高效性进行了验证。
　　其次，针对改进BLISCO方法求解过程中子系统分析需要多次调用精确仿真模型导致计算量大的问题，引入了基于加法标度函数的变复杂度近似模型，其中标度函数采用Kriging全局代理模型，提出了基于变复杂度模型的改进 BLISCO方法并给出了其详细的求解流程。该方法进一步优化了改进BLISCO方法求解流程，大大提高了优化求解的效率。
　　最后，详细描述了小水线面双体船的设计任务，并以其船型参数设计优化问题为应用对象，将本文提出的基于变复杂度模型的改进BLISCO方法进行工程实例应用与验证，结果表明不仅达到了设计优化目标、降低了计算成本，而且各子学科优化设计过程能实现解耦并行进行。

著录项

作者
周慧;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科机械电子工程
授予学位硕士
导师姓名蒋平,高亮;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类计算机辅助机械制造;
关键词
多学科设计优化; 求解策略; 两级集成系统协同优化法; 变复杂度近似模型;

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