一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方法，包括以下步驟：（1）基于選定的優(yōu)化策略產(chǎn)生一組設(shè)計(jì)變量x；（2）依次按照設(shè)定的多個(gè)工況，調(diào)用求解器獲得一組求解值；（3）將多點(diǎn)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)，對(duì)加權(quán)均值目標(biāo)和加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差目標(biāo)求解值進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為最終的目標(biāo)函數(shù)值fx；（4）判斷是否滿足終止條件，若滿足可返回優(yōu)解集；若不滿足則自步驟1順序執(zhí)行，通過(guò)將多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化方法，同時(shí)考察一組工況下加權(quán)平均值目標(biāo)和加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化，能夠?qū)π阅芮€或者多工況情形下進(jìn)行較為可靠的設(shè)計(jì)優(yōu)化，得到的方案或設(shè)計(jì)更可靠，有效提高產(chǎn)品性能、降低損耗。
【專利說(shuō)明】
一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生活中，很多問(wèn)題都是有相互沖突和影響的多個(gè)目標(biāo)組成，人們會(huì)經(jīng)常遇到使用 在給定區(qū)域同時(shí)盡可能最佳的優(yōu)化問(wèn)題，也就是多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，優(yōu)化問(wèn)題存在的優(yōu)化目 標(biāo)超過(guò)一個(gè)并需要同時(shí)處理時(shí)，該問(wèn)題就成為多目標(biāo)問(wèn)題。實(shí)際中優(yōu)化問(wèn)題大多數(shù)是多目 標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，一般情況下，多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的各個(gè)子目標(biāo)之間是矛盾的，一個(gè)子目標(biāo)的改善 有可能會(huì)引起另外一個(gè)或者另外幾個(gè)子目標(biāo)的性能降低，也就是要同時(shí)使多個(gè)子目標(biāo)一起 達(dá)到最優(yōu)值是不可能的，而只能在他們中間進(jìn)行協(xié)調(diào)和這種處理，使各個(gè)子目標(biāo)都盡可能 地達(dá)到最優(yōu)化。
[0003] 多點(diǎn)優(yōu)化技術(shù)，亦即對(duì)某個(gè)性能曲線優(yōu)化，是指對(duì)于某一組設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化，使 得在不同的工況條件下，都能達(dá)到較為滿意的效果。比如液力變矩器的性能優(yōu)化問(wèn)題，需要 一組設(shè)計(jì)變量，如栗、透平的葉片包角，金屬角等，使得在不同轉(zhuǎn)速比的條件下，使得容積系 數(shù)和轉(zhuǎn)矩比都達(dá)到相對(duì)較好的效果，這樣的具有實(shí)際需求的問(wèn)題就是多點(diǎn)優(yōu)化問(wèn)題。
[0004] 目前通常采用加權(quán)系數(shù)將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換成單目標(biāo)的方法，如某特性曲線的優(yōu)化：
[0006] 其中wi為加權(quán)系數(shù)。已知某設(shè)計(jì)變量f，求&1，&2，一， &11，11個(gè)不同工況下的性能參數(shù) [(5,￡^),1 = 1,2,3,...,11(這里以最小化損失系數(shù)為例）。由于一個(gè)設(shè)計(jì)變量簇:?多工況條件下會(huì) 存在多個(gè)工況下的損失系數(shù)需要同時(shí)最小化，這種處理方法勢(shì)必會(huì)犧牲掉性能曲線的裕度 信息，無(wú)法在多點(diǎn)性能參數(shù)的同時(shí)，拓寬變工況裕度。
[0007] 目前以多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的依靠程序自動(dòng)化處理進(jìn)行尋優(yōu)的機(jī)制尚屬 空白，解決這一類具有實(shí)際需求的問(wèn)題變得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的主要目的是為克服上述難點(diǎn)，提供一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方 法，即將性能曲線優(yōu)化問(wèn)題，結(jié)合自動(dòng)尋優(yōu)及優(yōu)化參數(shù)自適應(yīng)的優(yōu)化策略，進(jìn)行優(yōu)化獲得滿 足需求的優(yōu)化方法，得到更可靠的方案或設(shè)計(jì)，有效提高產(chǎn)品性能、降低損耗。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化 的方法，包括以下步驟：（1)、基于選定的優(yōu)化策略產(chǎn)生一組設(shè)計(jì)變量X; (2)、依次按照設(shè)定 的多個(gè)工況，調(diào)用求解器獲得一組求解值；（3)、將多點(diǎn)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)，對(duì)加權(quán)均值目標(biāo)和加 權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差目標(biāo)求解值進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為最終的目標(biāo)函數(shù)值fx，其中，&=ΙΛ(?), &(幻]，所述 加權(quán)均值目標(biāo)定義公式為：
[0011]所述加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差目標(biāo)定義公式為：
[0013] 其中，Wl是不同工況下的加權(quán)系數(shù)，f(x，ai)是優(yōu)化問(wèn)題中不同工況下的目標(biāo)函數(shù) 值，η是工況的數(shù)目；
[0014] (4)、判斷是否滿足終止條件，若滿足可返回優(yōu)解集;若不滿足則自步驟（1)順序執(zhí) 行。
[0015] 上述方案中，優(yōu)選的，所述求解器為用于幾何建模的CAD軟件，生成網(wǎng)格的網(wǎng)格生 成軟件，CAE軟件組合而成或者是顯示函數(shù)表達(dá)式。
[0016] 上述方案中，優(yōu)選的，所述cae軟件是流體分析的cro軟件或者熱、力、電磁等其他 分析類軟件。
[0017] 本發(fā)明對(duì)于具體的優(yōu)化問(wèn)題都有設(shè)計(jì)變量空間，在優(yōu)化策略中，對(duì)于某個(gè)具體的 優(yōu)化方法，它有相應(yīng)的一種策略在設(shè)計(jì)變量空間中獲取一組設(shè)計(jì)變量X，這個(gè)是根據(jù)具體優(yōu) 化方法確定的;根據(jù)實(shí)際問(wèn)題設(shè)定工況，在不同的工況下，有對(duì)應(yīng)的cae(求解器)執(zhí)行腳本， 具體的求解只是將設(shè)計(jì)變量引入到具體的cae(求解器)腳本中實(shí)現(xiàn)計(jì)算;對(duì)加權(quán)均值目標(biāo) 和加權(quán)均值目標(biāo)求解值進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為實(shí)際的目標(biāo)函數(shù)值fx，判斷終止的條件是通過(guò)判 斷計(jì)算結(jié)果是否為Frontier，且Frontier是否滿足客戶需求，若滿足則達(dá)到終止條件，返回 的優(yōu)解集就是之前計(jì)算的設(shè)計(jì)變量X及對(duì)應(yīng)的fx。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益 效果:通過(guò)將多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)考察一組工況下加權(quán)平均值目標(biāo)和加 權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化，能夠?qū)π阅芮€或者多工況情形下進(jìn)行較為可靠的設(shè)計(jì)優(yōu) 化，得到的方案或設(shè)計(jì)更可靠，有效提高產(chǎn)品性能、降低損耗。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu) 選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見(jiàn)的變型。
[0019]以風(fēng)扇葉片優(yōu)化為例，對(duì)葉扇設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化，設(shè)計(jì)變量為葉片扭度，風(fēng)道半徑，輪 轂比，葉片的掠度，葉片的數(shù)量，葉片的周向彎度等參數(shù)的取值范圍，使得葉扇在同時(shí)滿足 工況1和工況2這兩種工況的條件下達(dá)到更低的噪音和更高的效率。
[0020] -種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方法，包括以下步驟：（1)、基于選定的優(yōu)化策 略產(chǎn)生一組設(shè)計(jì)變量X，所述X代表葉片扭度，風(fēng)道半徑，輪轂比，葉片的掠度，葉片的數(shù)量， 葉片的周向彎度等變量在某個(gè)工況下的取值情形；（2)、依次按照設(shè)定的多個(gè)工況，調(diào)用求 解器獲得一組求解值，設(shè)定兩個(gè)工況，工況1條件下，基于步驟1中生成的設(shè)計(jì)變量 X1，調(diào)用 求解器并返回計(jì)算結(jié)果/(兄心);工況2的條件下，基于步驟1中生成的設(shè)計(jì)變量X2,調(diào)用求解 器并返回計(jì)算結(jié)果
[0021 ] (3)、將多點(diǎn)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)，對(duì)加權(quán)均值目標(biāo)和加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差目標(biāo)求解值進(jìn)行處理， 轉(zhuǎn)化為實(shí)際的目標(biāo)函數(shù)值fX，其中，&=[&(幻，&(幻所述加權(quán)均值目標(biāo)定義公式為：
[0023]所述加權(quán)均值目標(biāo)定義公式為：
[0025] 其中，Wl是不同工況下的加權(quán)系數(shù)，f(x，ai)是優(yōu)化問(wèn)題中不同工況下的目標(biāo)函數(shù) 值，η是工況的數(shù)目，匯總求解器返回的由設(shè)計(jì)變量X獲得的/(?%)和的數(shù)據(jù)，然 后運(yùn)用上述公式^和內(nèi)計(jì)算得到目標(biāo)值fx;
[0026] (4)、判斷是否滿足終止條件，若滿足可返回優(yōu)解集;若不滿足則自步驟（1)順序執(zhí) 行，即終止條件為葉片扭度，風(fēng)道半徑，輪轂比，葉片的掠度，葉片的數(shù)量，葉片的周向彎度 等參數(shù)在兩種工況下都能夠達(dá)到更低的噪音和更高的效率；
[0027]所述求解器為用于幾何建模的CAD軟件，生成網(wǎng)格的網(wǎng)格生成軟件，CAE軟件組合 而成或者顯示函數(shù)表達(dá)式。
[0028] 所述CAE軟件可以是流體分析的CH)軟件或者熱、力、電磁等其他分析類軟件。
[0029] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為 準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方法，其特征在于，所述方法包括W下步驟：（1) 基于選定的優(yōu)化策略產(chǎn)生一組設(shè)計(jì)變量X; (2) 依次按照設(shè)定的多個(gè)工況，調(diào)用求解器獲得一組求解值； (3) 將多點(diǎn)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)，對(duì)加權(quán)均值目標(biāo)和加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差目標(biāo)求解值進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為 最終的目標(biāo)函數(shù)值fX，其中，!'x=L。(巧，巧)]，所述加權(quán)均值目標(biāo)定義公式為：其中，wi是不同工況下的加權(quán)系數(shù)，f(x，ai)是優(yōu)化問(wèn)題中不同工況下的目標(biāo)函數(shù)值，η 是工況的數(shù)目； (4) 判斷是否滿足終止條件，若滿足可返回優(yōu)解集;若不滿足則自步驟1順序執(zhí)行。2. 如權(quán)利要求1所述的一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方法，所述求解器為幾何建 模的CAD軟件、生成網(wǎng)格的網(wǎng)格生成軟件W及CAE軟件組合而成或者是顯示函數(shù)表達(dá)式。3. 如權(quán)利要求2所述的一種多點(diǎn)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化的方法，所述CAE軟件為流體分 析的CFD軟件或者熱、力、電磁等其他分析類軟件。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK106096086SQ201610373357
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張明, 厲海濤, 崔樹(shù)鑫
【申請(qǐng)人】寧波至高點(diǎn)工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司