基于可靠性和物理規(guī)劃的多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化方法研究.pdf

1、隨著社會(huì)多元化程度的不斷加快,科技的持續(xù)發(fā)展,我們生活中的各種產(chǎn)品的復(fù)雜程度更是日益提高。而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化理論在對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)存在設(shè)計(jì)效率低、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)等諸多缺陷。為此,科研設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)了新的設(shè)計(jì)優(yōu)化理論,即多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化理論。該理論強(qiáng)調(diào)充分利用各學(xué)科之間的存在的耦合協(xié)同機(jī)制,通過(guò)不斷協(xié)調(diào)各學(xué)科變量的取值,從而獲得系統(tǒng)整體最優(yōu)解。在操作上,該理論要求在設(shè)計(jì)之初就必須充分考慮學(xué)科間存在的耦合關(guān)系,通過(guò)分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)組織和管理整個(gè)

2、設(shè)計(jì)過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)并行的分析和設(shè)計(jì)。本文深入分析研究了多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化理論及其技術(shù)體系,并對(duì)幾種多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行詳細(xì)的分析與研究,并將這幾種方法應(yīng)用到數(shù)學(xué)算例的求解之中。
　　標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同優(yōu)化方在計(jì)算上存在很大的困難性。本文采用二次函數(shù)算例,通過(guò)結(jié)果對(duì)比詳細(xì)探討說(shuō)明了其存在的計(jì)算困難性,并從數(shù)學(xué)理論的角度深入分析探討了導(dǎo)致這種計(jì)算困難的根本原因。針對(duì)其計(jì)算困難的根本原因,本文深入分析研究了三種改進(jìn)措施。將三種改進(jìn)措施應(yīng)用到算例的分

3、析求解之中,并從優(yōu)化結(jié)果的誤差度、迭代次數(shù)、收斂程度等幾個(gè)方面加以評(píng)判。通過(guò)多方面的對(duì)比,表明引入松弛變量的協(xié)同優(yōu)化方法具有很好的計(jì)算性能。
　　可靠度是現(xiàn)代社會(huì)衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。為了提高經(jīng)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化后產(chǎn)品的可靠度,本文深入研究探討了一階可靠性方法,并將一階可靠性方法引入到多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的框架之中,從而保證系統(tǒng)產(chǎn)品的可靠度。為此,本文建立了基于可靠性的協(xié)同優(yōu)化方法。通過(guò)數(shù)學(xué)算例表明該方法是行之有效的。而后,將該方法應(yīng)

4、用到齒輪箱減速器的設(shè)計(jì)優(yōu)化之中,通過(guò)結(jié)果對(duì)比表明采用該方法后齒輪箱減速器的可靠度得到了顯著提高。
　　物理規(guī)劃方法因能將工程經(jīng)驗(yàn)等偏好信息融入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化之中,而深得廣大工程設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)。本文詳細(xì)分析研究了物理規(guī)劃方法的設(shè)計(jì)思想、偏好函數(shù)的建立以及計(jì)算流程等。在此基礎(chǔ)上,本文將物理規(guī)劃方法融合到多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法之中,建立了基于物理規(guī)劃的協(xié)同優(yōu)化方法。將該方法應(yīng)用到某型號(hào)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)優(yōu)化之中,不僅偏好信息等得到了充分的考慮