[發明專利]一種用于高速列車吸能結構設計的多目標優化決策方法

有效

• 申請號: 201810828482.8
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109063304B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 彭勇;張洪浩;侯林;許平;姚曙光;孫成名
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06Q10/06;G06Q50/30;G06F111/10
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 馬家駿

1.一種用于高速列車吸能結構設計的多目標優化決策方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：確定列車吸能結構類型，構建吸能結構的有限元模型；

S2：選定設計變量、優化目標函數以及約束條件，通過響應表面法擬合所述有限元模型得到吸能結構優化數學模型；

S3：采用NSGA-Ⅱ對所述數學模型進行優化計算得到Pareto前沿非劣解集；

S4：根據實際工況，采用最優最劣方法計算所述優化目標函數中各優化目標的權重，采用最優最劣方法計算各優化目標的權重包括以下步驟：

S401：利用優化目標建立準則集，選取最優準則B和最劣準則W；

S402：利用比較標度打分，確定最優準則B相比于其他準則的偏好程度，構建第一比較向量；確定其他準則相比于最劣準則W的偏好程度，構建第二比較向量；

S403：根據數學規劃問題式，求得各優化目標權重，其中，數學規劃問題式如下：

minξ

ω_j≥0，forallj

式中，j＝1,2,…,k，a_Bj表示第一比較向量，a_jW表示第二比較向量，w_B表示最優準則B的權重，w_W表示最劣準則W的權重，w_j表示第j個準則的權重；

S5：采用GRA-VIKOR集成方法對Pareto前沿非劣解集進行決策分析，結合所述權重確定吸能結構設計的最優解，采用GRA-VIKOR集成方法對Pareto前沿非劣解進行決策分析，結合所述權重確定吸能結構設計的最優解包括以下步驟：

S501：根據Pareto前沿非劣解構建綜合決策矩陣：

式中，n表示非劣解的個數；m表示優化目標的個數；

S502：對決策矩陣進行歸一化處理，得到標準化的決策矩陣：

Z＝[z_ij]_n×m

S503：計算標準化決策矩陣的正理想解和負理想解

式中，J⁺表示極大性指標，J^-表示極小性指標；

S504：結合灰色關聯理論，結合權重計算得到前沿非劣解集各個前沿非劣解的最大效應值S_i和最小后悔值R_i：

式中，ρ∈[0,1]；

S505：計算各方案的VIKOR值即Qi：

S^*＝maxS_i,S^-＝minS_i,R^*＝maxR_i,R^-＝minR_i

式中，v表示最大效用權重，v＝0.5說明決策者為折衷態度，表示以均衡方式使群體效用最大化，個體遺憾最小化；

S506：當滿足以下兩個條件時，可依據Q_i的大小進行排序，Q_i值最大的為最優前沿非劣解：

條件1：(Q－Q')≥[1/(j-1)]；其中，Q值為根據Q_i值排序出的第二個備選方案，Q'為根據Q_i值排序第一的備選方案，j為備選方案的數目；

條件2：決策過程中可以接受的穩定性，根據Q_i值排序第一方案同樣也是S_i或R_i中排序第一的方案，表明通過計算Q_i得到排序第一位的方案也能通過S_i或R_i加以驗證；

如果條件1和條件2均滿足，則排序第一的方案可接受；如果上述條件有一個不滿足，則有：若不滿足條件2，則第一方案和第二方案均為折衷解；若不滿足條件1，則通過(Q－Q')[1/(j-1)]得到最大的M，則方案1,2,...,M均為折衷解。

2.根據權利要求1所述的一種用于高速列車吸能結構設計的多目標優化決策方法，其特征在于，所述S1構建吸能結構的有限元模型之后、所述S2擬合有限元模型前先通過整車試驗驗證有限元模型的有效性。