[發(fā)明專利]考慮多目標(biāo)多約束性能均衡的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810143309.4
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108388726B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程錦;周振棟;劉振宇;譚建榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/17;G06N3/12;G06F111/06;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種考慮多目標(biāo)多約束性能均衡的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計方法。該方法包括以下步驟：考慮區(qū)間形式的不確定因素，建立機械結(jié)構(gòu)多目標(biāo)多約束性能的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計模型，并在雙層嵌套遺傳算法內(nèi)層，基于近似預(yù)測模型，計算機械結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的左右界。在雙層嵌套遺傳算法外層，對設(shè)計向量的可行性進行判別；基于區(qū)間約束性能的穩(wěn)健均衡性系數(shù)和區(qū)間目標(biāo)性能的穩(wěn)健均衡系數(shù)，對可行解進行穩(wěn)健性均衡分類，基于目標(biāo)性能穩(wěn)健性整體距離，對設(shè)計向量進行排序，從而實現(xiàn)了機械結(jié)構(gòu)多目標(biāo)多約束性能穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計模型的求解。該方法可以保證約束性能的高穩(wěn)健水平，優(yōu)化結(jié)果更客觀，結(jié)構(gòu)性能整體穩(wěn)健均衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域，涉及一種考慮多目標(biāo)多約束性能均衡的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著復(fù)雜裝備性能要求的不斷提高，設(shè)計者在對關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時需考慮越來越多的性能指標(biāo)。由于不確定性因素的影響和穩(wěn)健設(shè)計需求，優(yōu)化過程中需同時考慮結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的均值和波動，更增加了待優(yōu)化目標(biāo)和約束的個數(shù)，而這些目標(biāo)和約束間往往相互沖突、相互制約。然而國內(nèi)外學(xué)者在利用區(qū)間數(shù)表示不確定性因素的機械結(jié)構(gòu)多性能穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計研究中，通常僅考慮單目標(biāo)多約束性能的穩(wěn)健性，未考慮多個目標(biāo)性能均衡的穩(wěn)健性優(yōu)化問題，無法保證機械結(jié)構(gòu)性能的整體穩(wěn)健性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種考慮多目標(biāo)多約束性能均衡的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計方法?？紤]區(qū)間形式的不確定因素，建立機械結(jié)構(gòu)多目標(biāo)多約束性能的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計模型，并在雙層嵌套遺傳算法內(nèi)層，基于近似預(yù)測模型，計算機械結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的左右界。在雙層嵌套遺傳算法外層，對設(shè)計向量進行可行性判別；基于區(qū)間約束性能的穩(wěn)健均衡性系數(shù)和區(qū)間目標(biāo)性能的穩(wěn)健均衡系數(shù)，對可行解進行穩(wěn)健性均衡分類，基于目標(biāo)性能穩(wěn)健性整體距離對設(shè)計向量進行排序，從而實現(xiàn)了機械結(jié)構(gòu)多目標(biāo)多約束性能穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計模型的直接求解，進而獲得機械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)健均衡最優(yōu)解。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種考慮多目標(biāo)多約束性能均衡的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計方法，該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)機械結(jié)構(gòu)性能多目標(biāo)多約束穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計要求，確定不確定向量和設(shè)計向量的取值范圍，以機械結(jié)構(gòu)多個性能指標(biāo)的區(qū)間中點和長度為目標(biāo)函數(shù)，將具有最大值限定的機械結(jié)構(gòu)多性能指標(biāo)描述為區(qū)間約束函數(shù)，建立機械結(jié)構(gòu)性能的多目標(biāo)多約束穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計模型；

2)在由設(shè)計向量和不確定向量確定的設(shè)計空間內(nèi)進行采樣，獲取各樣本點所對應(yīng)設(shè)計向量的機械結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的近似預(yù)測模型。

3)利用雙層嵌套遺傳算法獲得步驟1)建立的機械結(jié)構(gòu)性能多目標(biāo)多約束穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計模型的最優(yōu)解，即為適應(yīng)度最大的設(shè)計向量；具體包括以下子步驟：

3.1)雙層嵌套遺傳算法初始化設(shè)置，生成初始種群；

3.2)在遺傳算法內(nèi)層，根據(jù)構(gòu)建的近似預(yù)測模型計算得到當(dāng)前種群個體的目標(biāo)和約束性能左右邊界值；計算設(shè)計向量所對應(yīng)的區(qū)間約束性能的穩(wěn)健均衡性系數(shù)B_g_j(x)、區(qū)間目標(biāo)性能的穩(wěn)健均衡系數(shù)B_f_i(x)、區(qū)間約束與目標(biāo)性能穩(wěn)健性均衡系數(shù)B_gf_j(x)：