多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)博弈分析方法的研究與應(yīng)用.pdf

1、科學(xué)實(shí)踐、工程設(shè)計(jì)及社會生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的許多問題都可以描述為優(yōu)化問題，由于實(shí)際問題的復(fù)雜性，一般多是具有多個優(yōu)化目標(biāo)、多個約束條件的多目標(biāo)問題?，F(xiàn)有的經(jīng)典多目標(biāo)優(yōu)化解法主要都?xì)w結(jié)于多目標(biāo)的線性組合，對Pareto最優(yōu)前沿的形狀很敏感，不能處理前沿的凹部，優(yōu)化效率非常低，需要花費(fèi)巨額時間開銷，計(jì)算量巨大，并且求解問題時由于難以獲得與應(yīng)用背景相關(guān)的啟發(fā)式知識信息，從而使優(yōu)化效果差或者無法正常實(shí)施優(yōu)化，尤其對于大規(guī)模問題，這些傳統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)

2、化方法的應(yīng)用非常少。
　　多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，各目標(biāo)相互之間一般是沖突的，為了調(diào)和這些沖突，就需要以某種方式來解決各目標(biāo)之間的矛盾。而博弈論是研究決策主體的行為在直接相互作用時，如何進(jìn)行決策以及這種決策如何達(dá)到均衡的問題，目前博弈論在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)越來越多。鑒于多目標(biāo)優(yōu)化問題和博弈問題的相似性，可以將博弈論思想和方法引入到工程多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的求解之中，以克服傳統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題求解方法的不足。
　　本文在此技術(shù)背

3、景下，利用正交試驗(yàn)法和模糊聚類法，將多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)與博弈分析結(jié)合起來，提出了一種多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)博弈分析方法，對該方法的性能進(jìn)行了分析與驗(yàn)證，并將該方法應(yīng)用于機(jī)床主軸的多目標(biāo)優(yōu)化中。該方法收斂速度快，計(jì)算效率高，無需人為確定各目標(biāo)權(quán)重，具有工程應(yīng)用價值。
　　針對多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為博弈問題的難點(diǎn)，即博弈問題的各博弈方戰(zhàn)略集的確定，本文首次提出選用正交試驗(yàn)法與模糊聚類法結(jié)合。通過正交試驗(yàn)方案得到各設(shè)計(jì)變量對所有目標(biāo)的影響因子矩陣，然

4、后利用模糊聚類法對影響因子矩陣進(jìn)行聚類分析，從而實(shí)現(xiàn)將多目標(biāo)優(yōu)化問題的設(shè)計(jì)變量轉(zhuǎn)變?yōu)椴┺膯栴}的各博弈方戰(zhàn)略集。該方法對優(yōu)化目標(biāo)是否連續(xù)可導(dǎo)無要求，可以用來分析離散優(yōu)化問題，對于復(fù)雜問題正交試驗(yàn)可以減少計(jì)算次數(shù)，并具有很強(qiáng)的可操作性。
　　在上述工作基礎(chǔ)上，本文主要研究了機(jī)械產(chǎn)品多目標(biāo)優(yōu)化問題在納什均衡和合作競爭均衡兩種策略下的博弈分析方法。為了驗(yàn)證提出的兩種多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)博弈分析方法的可行性，論文選擇四桿桁架的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)作為測