本文關(guān)鍵詞：目標級聯(lián)分析中的近似模型聚合方法研究和應(yīng)用

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【摘要】：復(fù)雜機械系統(tǒng)的設(shè)計過程往往是一個復(fù)雜的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化（MultidisciplinaryDesign Optimization，MDO）問題，其中通常存在著高仿真成本的隱式約束條件或隱式目標函數(shù)。這種隱式問題的仿真一般需要較長的計算機時，仿真數(shù)據(jù)樣本的獲取代價很高，從而限制了MDO方法在這類復(fù)雜問題中的應(yīng)用。在這種實際應(yīng)用需要的背景下，學(xué)者們提出了近似模型（Surrogate Model）建模方法來替代高成本的仿真實驗。近似模型建模又叫做元模型建模（Metamodeling）,是一種基于一定數(shù)量的仿真數(shù)據(jù)來建立設(shè)計變量與輸出變量函數(shù)關(guān)系的方法，適用于復(fù)雜系統(tǒng)分析以及高層仿真應(yīng)用，可以極大地降低復(fù)雜問題的計算量。近年來，已經(jīng)有許多學(xué)者提出了多種近似模型的建模方法，并廣泛應(yīng)用于工程實際之中。在現(xiàn)有的眾多近似模型建模方法中，近似模型聚合（Ensembleof Surrogates, EoS）是一種比較新穎的，基于多個模型線性聚合的建模方法。本文主要圍繞近似模型展開研究，重點研究了EoS的建立方式，提出了一種新的近似模型重復(fù)聚合方法，即RE聚合方法（Repeated Ensemble of Surrogates, RE），并研究了RE方法在MDO及工程實際中的應(yīng)用效果。 本文的主要工作如下： 首先，介紹了近似模型技術(shù)及其在MDO中的應(yīng)用的研究現(xiàn)狀，并闡述了現(xiàn)有研究的不足，，提出要將EoS引入到MDO中。 其次，系統(tǒng)的闡述了EoS的建立策略，并提出了一種新的RE聚合方法，并利用數(shù)學(xué)算例對多項式響應(yīng)面模型、徑向基函數(shù)模型、Kriging模型、EoS和RE聚合方法進行了比較分析，驗證了RE聚合方法能提高近似模型魯棒性和預(yù)測精度。 再次，將RE聚合方法引入到目標級聯(lián)分析（Analytical Target Cascading，ATC）方法中，用于替代高仿真代價的隱式約束和目標，提出基于RE聚合的ATC方法，即RE-ATC方法，并通過數(shù)學(xué)算例與基于多項式響應(yīng)面模型、徑向基函數(shù)模型、Kriging模型的ATC方法進行比較，表明了該方法的有效性。 最后，描述了某超重型數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題的詳細優(yōu)化過程，并將所提出的RE-ATC方法應(yīng)用于該結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化問題上，從工程實際角度闡明了RE-ATC方法解決復(fù)雜多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化問題的有效性。
【關(guān)鍵詞】：多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化 近似模型聚合 目標級聯(lián)分析 機床 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 縮略詞說明6-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題來源及研究目的9
• 1.2 研究背景及意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)14-16
• 2 RE 近似模型重復(fù)聚合16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 常見近似模型建模方法16-21
• 2.3 RE 近似模型重復(fù)聚合方法21-23
• 2.4 算例測試及分析23-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 3 基于近似模型聚合的目標級聯(lián)分析 RE-ATC31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 ATC 方法的基本理論31-34
• 3.3 基于 RE 聚合方法的 ATC 方法34-36
• 3.4 算例測試及分析36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 RE-ATC 方法的工程應(yīng)用41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 某超重型數(shù)控機床的多學(xué)科劃分41-44
• 4.3 某超重型數(shù)控機床的多學(xué)科建模44-45
• 4.4 RE-ATC 求解過程45-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 5 全文總結(jié)與展望53-55
• 5.1 全文總結(jié)53
• 5.2 研究展望53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-61
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文目錄61

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本文編號：799607