基於廣義靈敏度分析的多學科設計最佳化方法研究

《基於廣義靈敏度分析的多學科設計最佳化方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由顏力擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於廣義靈敏度分析的多學科設計最佳化方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：顏力
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

多學科設計最佳化（MDO）方法是近年來在國外興起的一種新的設計方法，目前已在航空航天、汽車製造、機械設計、電子、通信、化工生產等諸多領域的工程系統設計與最佳化過程中得到了成功套用。本項目從我國MDO研究的實際需求出發，針對現有靈敏度分析方法中存在的計算效率低、精度低、獲取離散變數靈敏度信息困難等問題，充分結合工程系統設計與最佳化問題的特點，採用理論分析和仿真驗證相結合的方法，對MDO中的靈敏度分析、近似策略、搜尋策略和最佳化過程等關鍵技術進行深入研究，項目預期將建立計算效率高、精度高、適合計算離散/連續變數靈敏度信息的廣義靈敏度分析方法，並以該方法為基礎，逐步構建出適用面廣、計算效率高的工程系統MDO最佳化過程，形成一個較為先進的多學科集成最佳化設計開發平台。項目研究具有較強的理論意義和實際套用價值，可進一步豐富和發展MDO方法，可為MDO方法在複雜工程系統最佳化中的套用提供科學依據。

結題摘要

飛行器總體設計涉及眾多學科，且各學科間相互耦合，由此引起的飛行器系統分析的計算複雜性和各學科間的通訊複雜性，使得飛行器總體設計過程十分複雜。為挖掘設計潛力，提高設計質量，多學科設計最佳化（MDO）方法得到了極大重視。結合我國飛行器MDO研究的實際需求，本項目擬針對現有靈敏度分析方法中存在的計算效率低、精度低、獲取離散變數靈敏度信息困難等問題，充分結合工程系統設計與最佳化問題的特點，採用理論分析和仿真驗證相結合的方法，重點研究了MDO中的靈敏度分析技術，並以此為基礎，完成了研究近似策略、搜尋策略和最佳化過程等關鍵技術的研究。通過項目研究，提出了適合連續/離散變數的廣義靈敏度概念，可解決MDO中離散變數的靈敏度分析問題，並結合學科廣義靈敏度，研究了系統靈敏度分析方法。以廣義靈敏度分析技術為基礎，項目實現了基於改進的完全兩點信息近似的累積近似策略，該策略可以在保證近似精度的前提下，減小計算量，且易於工程實現。以廣義靈敏度分析技術為基礎，項目實現了混合變數最佳化算法，該算法可高效完成離散/連續混合變數最佳化問題。此外，以廣義靈敏度分析技術、前述的近似策略和搜尋策略為基礎，項目還完成了對並行子空間最佳化過程、二級系統一體化合成優98過程以及二級系統一體化合成最佳化2000過程的分析及改進方案研究，構建出適用面廣、計算效率高的工程系統MDO 最佳化過程。項目取得的成果進一步豐富和發展了MDO方法，為MDO方法在複雜工程系統最佳化中的套用提供科學依據。