【摘要】：代理模型技術(shù)是解決復(fù)雜工程優(yōu)化問題的有效途徑之一,但對于復(fù)雜高維問題仍存在計算效率與預(yù)測精度均較低的不足。為了改善代理模型技術(shù)的計算效率與精度,本文在研究代理模型技術(shù)相關(guān)理論與方法的基礎(chǔ)上,以徑向基代理模型技術(shù)為研究對象,構(gòu)建了徑向基代理模型技術(shù)研究框架,提出了基于聯(lián)合策略的徑向基代理模型技術(shù),并將其應(yīng)用于工程實際問題的設(shè)計優(yōu)化中,旨在為類似問題提供一種可行的解決方案。本文的主要研究工作如下:(1)針對復(fù)雜工程黑箱問題的近似優(yōu)化求解,利用模型評價準則對幾種常用代理模型技術(shù)進行了性能仿真分析比較。選擇徑向基代理模型為研究對象,結(jié)合實驗設(shè)計和智能優(yōu)化算法,構(gòu)建了徑向基代理模型技術(shù)研究框架。(2)針對現(xiàn)有實驗設(shè)計方法抽樣均勻性較低的問題,通過對拉丁超立方實驗設(shè)計方法的特性分析,構(gòu)建了一種輔助函數(shù)與距離評價標準,提出一種均勻抽樣的拉丁超立方設(shè)計,并進行仿真測試分析;同時,針對現(xiàn)有智能優(yōu)化算法存在優(yōu)化性能較差的問題,對新型優(yōu)化算法——七星瓢蟲優(yōu)化算法進行改進研究,提出一種基于變異策略的自適應(yīng)七星瓢蟲優(yōu)化算法。利用數(shù)值算例驗證了改進算法在尋優(yōu)效率與收斂速度上的優(yōu)越性,為基于代理模型的優(yōu)化設(shè)計提供了一種可行有效的輔助指導(dǎo)。(3)針對徑向基代理模型技術(shù)在處理復(fù)雜問題時預(yù)測精度與效率較低的不足,通過分析影響模型預(yù)測精度的樣本點因素和結(jié)構(gòu)因素,對徑向基代理模型技術(shù)進行改進�？紤]樣本點因素的影響,提出基于多策略的改進徑向基代理模型技術(shù),算例表明該技術(shù)能較好地保證計算效率與預(yù)測精度;針對結(jié)構(gòu)因素的影響,通過對徑向基核函數(shù)的結(jié)構(gòu)分析,提出基于融合核函數(shù)的徑向基代理模型技術(shù),算例測試表明,改進技術(shù)能有效克服了徑向基函數(shù)的結(jié)構(gòu)風(fēng)險,提高了模型的預(yù)測精度。結(jié)合兩種改進技術(shù)的優(yōu)勢,將兩種技術(shù)進行聯(lián)合,提出基于聯(lián)合策略的徑向基代理模型技術(shù),以推廣徑向基代理模型技術(shù)在復(fù)雜高維問題時的擬合能力。通過數(shù)值與工程算例仿真分析,并與前兩種改進技術(shù)比較,該技術(shù)既能保證徑向基函數(shù)在擬合過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,又具有更高的尋優(yōu)效率與精度,可極大擴展徑向基代理模型技術(shù)在高維問題的適應(yīng)性。(4)以臥式中心銑床立柱為研究對象,展開基于聯(lián)合策略的徑向基代理模型技術(shù)工程應(yīng)用研究。在Pro-E與Abaqus平臺上建立了立柱結(jié)構(gòu)模型,通過靜力學(xué)與模態(tài)分析確定優(yōu)化目標、靈敏度分析法確定設(shè)計變量,構(gòu)建了立柱的優(yōu)化模型,利用基于聯(lián)合策略的徑向基代理模型技術(shù)對該問題進行了優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后立柱的質(zhì)量減輕了4.8%,最大變形量較優(yōu)化前降低了 14.776%,一階頻率提高了8.474%,表明所提技術(shù)對復(fù)雜工程問題的優(yōu)化設(shè)計具有十分重要的理論意義與實用價值。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB114.1
【圖文】：

2.1 代理模型技術(shù)代理模型技術(shù)是一種基于統(tǒng)計分析思想構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型，通過建立復(fù)雜問題的代理模型代替真實模型，以達到減少計算耗費的目的。代理模型技術(shù)的構(gòu)建流程如圖2-1所示：圖 2-1 代理模型技術(shù)構(gòu)建流程圖Fig. 2-1The construction process of surrogate model technology由圖 2-1 可知，代理模型技術(shù)的構(gòu)建階段包括實驗設(shè)計（產(chǎn)生樣本用于模型擬合）、代理模型類型選擇（擬合樣本的方式）和精度評估（檢驗?zāi)Ｐ陀行裕睦碚撋蟻碚f，樣本點數(shù)目若足夠多，預(yù)測性能高的代理模型是能夠保證的，這與代理模型技術(shù)的設(shè)計初衷相違。因此，較為合理的做法是選擇合理適當(dāng)?shù)膶嶒炘O(shè)計與代理模型類型，旨在以較少均勻分布的樣本構(gòu)建較高精度的代理模型。下面對幾種實驗設(shè)計與代理模型進行適用性闡述與分析，為后續(xù)代理模型技術(shù)改進奠定理論基礎(chǔ)。2.1.1 常用實驗設(shè)計特點分析實驗設(shè)計是以統(tǒng)計學(xué)思想為基礎(chǔ)，在設(shè)計空間中進行合理布點的過程，實驗設(shè)計的主要流程如圖 2-2 所示。實驗設(shè)計決定樣本點在空間分布情況，而樣本的分布是否能均勻充滿整個空間

2f 函數(shù)的擬合效果圖2-3 和 函數(shù)的擬合效果Fig.2-3 Fitting effect of and function（a）真實模型 （b）RBF模型（c）Kriging模型 （d）SVM模型圖2-43f 函數(shù)的擬合效果Fig.2-4 Fitting effect of function

【參考文獻】

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1 馬躍;孫新;黃余彬;鞠修勇;;臥式加工中心螺釘連接結(jié)合部剛度等效方法研究[J];組合機床與自動化加工技術(shù);2018年01期

2 孫騰;;一種徑向基代理模型在汽車輪輻翻孔成形中的應(yīng)用[J];機電工程技術(shù);2017年05期

3 鐘慧敏;吳和成;;考慮主客觀權(quán)重和質(zhì)量損失的多元穩(wěn)健設(shè)計模型[J];機械科學(xué)與技術(shù);2017年06期

4 孔倩倩;何小娟;孫超利;;基于信賴域的PSO-RBF代理模型的適應(yīng)度計算[J];太原科技大學(xué)學(xué)報;2017年02期

5 楊元;王仲奇;楊勃;李誠;康永剛;;基于SVR的航空薄壁件夾具布局優(yōu)化預(yù)測模型[J];計算機集成制造系統(tǒng);2017年06期

6 閆正虎;劉志兵;王西彬;劉彪;王東前;;基于徑向基函數(shù)的AL2A12薄壁件銑削穩(wěn)定性研究[J];振動與沖擊;2017年03期

7 龍騰;李學(xué)亮;黃波;蔣孟龍;;基于自適應(yīng)代理模型的翼型氣動隱身多目標優(yōu)化[J];機械工程學(xué)報;2016年22期

8 肖傳寧;盧文喜;趙瑩;顧文龍;;基于徑向基函數(shù)模型的優(yōu)化方法在地下水污染源識別中的應(yīng)用[J];中國環(huán)境科學(xué);2016年07期

9 武澤平;王東輝;胡凡;張為華;;基于代理模型的固體火箭發(fā)動機裝藥設(shè)計[J];固體火箭技術(shù);2016年03期

10 龍騰;劉建;WANG G Gary;劉莉;史人赫;郭曉松;;基于計算試驗設(shè)計與代理模型的飛行器近似優(yōu)化策略探討[J];機械工程學(xué)報;2016年14期

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1 張劍;基于代理模型技術(shù)的高速列車性能參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化[D];西南交通大學(xué);2015年

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1 柯荔;基于改進LHD和SVR參數(shù)優(yōu)化方法的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D];華中科技大學(xué);2013年

2 劉長亮;鼓式制動器動力學(xué)分析及制動性能優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2011年

本文編號：2732781