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梯度增强的Kriging模型与Kriging模型在优化设计中的比较研究 被引量：8
1
作者 刘俊 宋文萍 +1 位作者 韩忠华 王乐 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期819-826,共8页
在许多工程优化设计问题中,由于需要采用费时的数值模拟方法获得目标函数和约束函数值,出现了优化时间过长、优化难度大的问题。为了提高设计效率,缩短优化设计周期,代理模型方法受到人们的欢迎。近些年来,为了进一步提高设计效率,人们... 在许多工程优化设计问题中,由于需要采用费时的数值模拟方法获得目标函数和约束函数值,出现了优化时间过长、优化难度大的问题。为了提高设计效率,缩短优化设计周期,代理模型方法受到人们的欢迎。近些年来,为了进一步提高设计效率,人们在传统代理模型基础上又发展了一些更高效、预测精度更高的新型代理模型,如变可信度模型、梯度增强的代理模型等。为了研究新型代理模型在优化设计中的优化效率和优化效果,首先结合代理模型、多点加点准则及多种传统优化算法,发展了一套适用于代理模型、梯度增强的代理模型的通用优化算法框架,基于该框架,采用典型的数值算例对当前应用较为广泛的Kriging模型和近些年来发展的梯度增强的Kriging模型进行了对比研究。结果显示,在假定目标函数的梯度与目标函数计算量相同的情况下,采用梯度增强的Kriging模型得到的优化结果在绝大多数情况下都优于采用Kriging模型得到的结果。最后,应用翼型设计算例对两种代理模型进行了对比,其中目标函数的梯度采用与目标函数本身计算量基本一致的Adjoint方法获得;结果显示,梯度增强的Kriging模型表现优于Kriging模型。 展开更多
关键词 优化设计 代理模型 kriging模型 梯度增强的kriging模型 气动优化设计
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基于梯度增强Kriging方法的水下航行器结构优化设计 被引量：2
2
作者 陈力铭 邱浩波 高亮 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第4期79-85,共7页
[目的]船舶结构优化设计过程通常涉及对高精度数值仿真进行响应分析,其耗时特性决定了可调用的仿真次数十分有限,使得优化过程受到限制。为了探索基于梯度增强Kriging代理模型的高效设计优化方法,缩短设计周期,节省设计成本,提出基于缩... [目的]船舶结构优化设计过程通常涉及对高精度数值仿真进行响应分析,其耗时特性决定了可调用的仿真次数十分有限,使得优化过程受到限制。为了探索基于梯度增强Kriging代理模型的高效设计优化方法,缩短设计周期,节省设计成本,提出基于缩减型梯度增强Kriging的加点策略,仅在有实际改进的采样位置进行梯度计算,以减少仿真调用次数。[方法]首先,使用多起点局部优化算法搜索改进期望函数的若干局部最优解作为候选加点位置;然后,计算相应的近似驻点概率,并根据改进期望值和近似驻点概率值的一致程度来确定加点位置,从而提高优化效率;最后,针对某水下航行器结构进行优化设计,以提高其水下无约束自由振动时的第7阶固有频率为目标,对所提方法的可行性进行验证。[结果]结果表明,优化后的固有频率值与基准型相比提升了14.6%,方法的可行性得到验证。[结论]所提方法可以将基于梯度增强Kriging代理模型的优化方法泛化至梯度信息只能通过有限差分法获取的场景。 展开更多
关键词 船舶结构优化 基于代理模型的优化 梯度增强kriging
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基于机器学习的氢化丁腈橡胶力学性能预测模型
3
作者 丁瀚林 赵骞 +3 位作者 张洁 孙思嘉 陈皓哲 陈鹏 《安徽大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期90-99,共10页
氢化丁腈橡胶(HNBR)力学性能与橡胶配方和加工工艺密切相关.为探究材料配方与工艺对氢化丁腈橡胶力学性能的影响规律,笔者收集了32篇公开报道文献中的313份实验研究数据,提取了各文献中的体系配方、硫化工艺、橡胶拉伸强度数据,设计了... 氢化丁腈橡胶(HNBR)力学性能与橡胶配方和加工工艺密切相关.为探究材料配方与工艺对氢化丁腈橡胶力学性能的影响规律,笔者收集了32篇公开报道文献中的313份实验研究数据,提取了各文献中的体系配方、硫化工艺、橡胶拉伸强度数据,设计了极端梯度提升模型(XGBoost)与类别增强型提升模型(CatBoost)2种机器学习模型.首先对输入特征进行独热编码,之后采用2种机器学习方法进行训练,比较2种模型的预测精度、泛化能力,并进行特征重要性分析.2种模型的预测精度均超过0.92.特征重要性分析表明,炭黑含量和交联剂含量为关键的工艺参数,但2种模型描述的特征重要性比率存在差异.研究结果对研究氢化丁腈橡胶的工艺配方设计和发展机器学习技术在橡胶材料领域的应用具有重要的探索意义. 展开更多
关键词 氢化丁腈橡胶 机器学习 极端梯度提升模型 类别增强型提升模型 力学性能
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EFNN——一种增强型模糊神经网络 被引量：3
4
作者 陈保国 朱奕 +1 位作者 张华 张家余 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期89-92,共4页
提出了一种较为广义的增强型模糊神经网络 ,以达到更高的非线性系统逼近能力 .该网络模糊规则的结论以函数形式给出 ,从而决定了网络的结构由两个子网络组成 ,即特征网络和功能网络 .网络采用梯度算法来修正网络的参数 .仿真表明 :该网... 提出了一种较为广义的增强型模糊神经网络 ,以达到更高的非线性系统逼近能力 .该网络模糊规则的结论以函数形式给出 ,从而决定了网络的结构由两个子网络组成 ,即特征网络和功能网络 .网络采用梯度算法来修正网络的参数 .仿真表明 :该网络具有较强的非线性逼近能力和较快的学习速度 . 展开更多
关键词 特征网络 功能网络 增强型模型神经网络 梯度算法
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基于Kriging模型的重力坝结构优化 被引量：2
5
作者 王永强 马孝义 +1 位作者 李青峰 柳烨 《中国农村水利水电》 北大核心 2018年第12期138-142,共5页
为解决优化算法与有限元分析直接结合对坝体结构进行优化带来的计算量大、效率低的问题,以某混凝土重力坝非溢流坝段为分析对象,分别构建坝体安全系数、横断面最大宽度及横断面面积Kriging模型;结合遗传算法,以坝体横断面面积最小为优... 为解决优化算法与有限元分析直接结合对坝体结构进行优化带来的计算量大、效率低的问题,以某混凝土重力坝非溢流坝段为分析对象,分别构建坝体安全系数、横断面最大宽度及横断面面积Kriging模型;结合遗传算法,以坝体横断面面积最小为优化目标对坝体进行优化。在此基础上,应用功能梯度材料思想对最优断面材料分区,使坝体关键部位应力分布更加合理。研究结果表明:(1)Kriging模型的计算精度满足工程设计要求,基于Kriging模型的优化算法较原算法大幅度缩短优化时间;(2)优化后坝体断面面积减小14.02%;(3)坝踵处采用弹性模量为14 GPa混凝土,坝趾处采用弹性模量为25.5 GPa混凝土且弹性模量梯度不大于11.5 GPa,有利于坝体应力分布,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 重力坝 有限元 kriging模型 遗传算法 功能梯度材料
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基于梯度法的高效全局优化算法 被引量：1
6
作者 柯贤斌 刘红卫 游海龙 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期40-44,共5页
用极大似然估计法和交替方向法估计Kriging模型参数,提出一种基于有效集共轭梯度法的Kriging模型参数优化算法,并在此基础上改进了高效全局优化算法.结果表明,利用改进的全局优化算法可解决高效全局优化算法的过早收敛问题.
关键词 kriging模型 极大似然估计 高效全局优化算法 共轭梯度法
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利用GEK代理模型的天线快速多目标优化设计 被引量：2
7
作者 王丹青 李萍 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期129-134,165,共7页
传统方法进行天线优化设计主要利用经典优化算法调用电磁仿真软件,在求解复杂天线的多目标优化问题时效率不理想.针对该问题,在多梯度下降算法中引入遗传算子,提出了一种高效的全局多目标优化算法——混合遗传算子多梯度下降算法.该算... 传统方法进行天线优化设计主要利用经典优化算法调用电磁仿真软件,在求解复杂天线的多目标优化问题时效率不理想.针对该问题,在多梯度下降算法中引入遗传算子,提出了一种高效的全局多目标优化算法——混合遗传算子多梯度下降算法.该算法调用梯度增强型克里金模型进行天线优化.梯度增强型克里金模型建模所需的样本规模小、时间短,并且避免了电磁仿真软件的反复计算.利用该算法优化加载各向异性Ⅰ型周期结构覆层的警用超短波宽带单极子天线和某型直升机机载专用通信系统天线及其抗干扰阵列,在达到相同优化效果时,所需的模型仿真次数为利用改进的非支配排序遗传算法调用电磁仿真软件进行优化的10.30%和18.96%,验证了该优化算法的高效性. 展开更多
关键词 天线多目标优化 多梯度下降算法 遗传算子 代理模型 梯度增强型克里金模型
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高承载梯度分层点阵结构的拓扑优化设计方法 被引量：9
8
作者 黄垲轩 丁喆 +1 位作者 张严 李小白 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期433-444,共12页
随着增材制造技术的迅速发展,点阵结构由于其高比强度、高比刚度等优异力学性能受到广泛关注,但其单胞分布设计大多基于均布式假设,导致其承载能力相对较差.基于拓扑优化技术提出了一种梯度分层的点阵结构设计方法.首先,基于水平集函数... 随着增材制造技术的迅速发展,点阵结构由于其高比强度、高比刚度等优异力学性能受到广泛关注,但其单胞分布设计大多基于均布式假设,导致其承载能力相对较差.基于拓扑优化技术提出了一种梯度分层的点阵结构设计方法.首先,基于水平集函数建立点阵单胞几何构型的显式描述模型,引入形状插值技术实现点阵单胞的梯度构型生成;其次,构建基于Kriging的梯度点阵单胞宏观等效力学属性预测模型,建立宏观有限单元密度与微观点阵单胞等效力学属性的内在联系;然后,以点阵结构刚度最大为优化目标,结构材料用量和力学控制方程为约束条件,构建点阵结构的梯度分层拓扑优化模型,并采用OC算法进行数值求解.算例结果表明,所提方法可实现点阵结构的最优梯度分层设计,充分提高了点阵结构的承载性能,同时可保证不同梯度点阵单胞之间的几何连续性.最后,开展梯度分层点阵结构与传统均匀点阵结构和线性梯度点阵结构的准静态压缩仿真分析,仿真结果表明,与传统均匀点阵结构和线性梯度点阵结构相比,梯度分层点阵结构的承载能力明显提高.研究结果可为高承载点阵结构设计提供理论参考. 展开更多
关键词 点阵结构 梯度分层 拓扑优化 形状插值 kriging 模型
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高分子注塑成型产品质量关键工艺参数的多目标优化设计 被引量：6
9
作者 孙政 李俊 +4 位作者 王卓成 薄翠梅 张云 姚科 高福荣 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期483-491,共9页
针对注塑成型(PIM)关键工艺参数操作不佳易引起产品质量缺陷问题,提出一种基于梯度增强型Kriging(GEK)模型的注塑工艺参数多目标优化设计方法。针对空调外罩注塑成型过程,根据工艺参数和质量指标开展七因子三水平的正交实验设计,并采用M... 针对注塑成型(PIM)关键工艺参数操作不佳易引起产品质量缺陷问题,提出一种基于梯度增强型Kriging(GEK)模型的注塑工艺参数多目标优化设计方法。针对空调外罩注塑成型过程,根据工艺参数和质量指标开展七因子三水平的正交实验设计,并采用Moldflow软件进行模流分析计算,通过信噪比分析和方差分析选取影响产品质量的主要参数;基于GEK模型理论建立质量指标预测模型,采用多目标差分进化(MODE)算法以质量缺陷和周期时间最小化为目标搜寻全局最优解;将最优设计参数带回Moldflow软件进行模拟验证。结果表明翘曲量、体积收缩率和周期时间分别降低0.88%、4.68%和14.81%,大幅度提升了产品质量和生产效率。 展开更多
关键词 高分子注塑成型 正交实验设计 梯度增强型kriging模型 多目标差分进化算法 质量缺陷分析
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含相变材料热结构拓扑优化研究 被引量：2
10
作者 张晓亮 于江祥 刘昌洪 《现代防御技术》 北大核心 2021年第3期63-72,共10页
针对承受热载荷工况的结构,以加强筋作为研究对象,研究了一种通过引入铝基相变材料来延迟结构温升的热控方案,针对相变传热过程非线性强,灵敏度分析困难的问题,基于Kriging代理模型优化算法与设计变量较少的基于材料场级数展开的拓扑描... 针对承受热载荷工况的结构,以加强筋作为研究对象,研究了一种通过引入铝基相变材料来延迟结构温升的热控方案,针对相变传热过程非线性强,灵敏度分析困难的问题,基于Kriging代理模型优化算法与设计变量较少的基于材料场级数展开的拓扑描述方法,提出了一种考虑相变传热过程与材料温度效应的以重量为约束,以截面抗弯刚度最大为目标的截面拓扑优化方法。并研究了2种铝基相变材料,得到了在热载荷作用下,使截面抗弯刚度最大的材料分布形式。对优化构型的分析表明,在TA15加强筋截面中加入铝基相变材料可以高效的延长加强筋结构在高温环境中的工作时间。 展开更多
关键词 相变材料 非梯度拓扑优化 热结构 截面优化 kriging代理模型 材料场级数展开
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