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[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

專利信息
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
地址: 410000 *** 國省代碼: 湖南;43
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 用于 高速 列車 結構設計 多目標 優化 決策 方法
【權利要求書】:

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

ωj≥0,forallj

式中,j=1,2,…,k,aBj表示第一比較向量,ajW表示第二比較向量,wB表示最優準則B的權重,wW表示最劣準則W的權重,wj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=[zij]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Si和最小后悔值Ri

式中,ρ∈[0,1];

S505:計算各方案的VIKOR值即Qi:

S*=maxSi,S-=minSi,R*=maxRi,R-=minRi

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Qi的大小進行排序,Qi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Qi值排序出的第二個備選方案,Q'為根據Qi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Qi值排序第一方案同樣也是Si或Ri中排序第一的方案,表明通過計算Qi得到排序第一位的方案也能通過Si或Ri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。

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