改进高效全局优化算法在船型优化中的应用

1

作者 朱雨辰 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第1期88-93,共6页

船型优化问题的复杂度越来越大,导致昂贵数值计算量越来越大,进而优化成本越来越高,对优化技术提出了更高的要求:精简计算量,降低优化成本。本文针对高效全局优化算法进行研究和开发,对其初始样本点、加点法则以及收敛条件等进行了探讨... 船型优化问题的复杂度越来越大,导致昂贵数值计算量越来越大,进而优化成本越来越高,对优化技术提出了更高的要求:精简计算量,降低优化成本。本文针对高效全局优化算法进行研究和开发,对其初始样本点、加点法则以及收敛条件等进行了探讨,采用多种初始样本点数启动优化,采用“期望函数”作为单目标加点法则以及欧氏距离EIM函数作为多目标加点法则,使用遗传算法对加点函数进行寻优精确定位最佳新增样本点,并通过标准优化测试函数进行了验证。为船型优化问题提供了新的思路。 展开更多

关键词 船型优化 精简计算量 高效全局优化算法 加点法则

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基于梯度法的高效全局优化算法 被引量：1

2

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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偏最小二乘Kriging模型辅助的高效全局优化方法 被引量：1

3

作者 彭行坤 马义中 林成龙 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2376-2384,共9页

针对昂贵约束优化问题中因超参数过多引发的维数灾难及优化效率不高问题,提出一种新的偏最小二乘Kriging模型辅助的高效全局优化方法。该方法通过偏最小二乘核函数提升Kriging模型建模效率,构建两种偏最小二乘权期望填充准则实现模型的... 针对昂贵约束优化问题中因超参数过多引发的维数灾难及优化效率不高问题,提出一种新的偏最小二乘Kriging模型辅助的高效全局优化方法。该方法通过偏最小二乘核函数提升Kriging模型建模效率,构建两种偏最小二乘权期望填充准则实现模型的自适应调整及高效全局优化。测试函数及工程实例结果表明,所提方法可有效减少超参数计算量,提升昂贵约束优化问题求解效率。尤其在高维问题中,所提方法在解的收敛速度,稳健性及精度方面均具有优势。 展开更多

关键词 KRIGING模型 偏最小二乘核函数 偏最小二乘期望改进准则 可行性概率 高效全局优化方法

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发动机管路固有振动特性调整的卡箍安装位置优化设计

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作者 孙圣哲 孙中翰 +2 位作者 董泽光 石岩 张旭方 《推进技术》 北大核心 2025年第4期312-324,共13页

以一阶固有频率最大化为目标、以卡箍安装管段序号(整数变量)与安装位置坐标(连续变量)为设计变量,建立了发动机管路固有振动特性调整的卡箍安装位置优化的混合整数非线性规划(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP)模型,结合L型... 以一阶固有频率最大化为目标、以卡箍安装管段序号(整数变量)与安装位置坐标(连续变量)为设计变量,建立了发动机管路固有振动特性调整的卡箍安装位置优化的混合整数非线性规划(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP)模型,结合L型和Z型管路固有振动特性预测的Kriging代理模型和全局高效优化方法(Efficient Global Optimization,EGO)获得了管路卡箍安装位置优化设计结果。计算结果表明:基于代理模型与EGO方法的卡箍安装位置优化方法的模型重分析次数约为传统遗传算法的16.9%和1.8%,优化时长较遗传算法分别缩短80.63%和97.62%;卡箍安装位置优化前后的管路一阶固有频率分别提升132%和145%,能够获得卡箍安装位置混合整数非线性规划问题最优解,为发动机管路固有振动特性调整和卡箍安装位置优化提供参考。 展开更多

关键词 发动机管路 卡箍安装位置优化 混合整数非线性规划 固有振动特性 Kriging代理模型 全局高效优化方法

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高效优化算法在船舶力学中的应用研究(英文) 被引量：2

5

作者 赵敏 操安喜 +1 位作者 苟鹏 崔维成 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第3期473-482,共10页

作为一种贝叶斯优化算法,高效全局优化算法(EGO)利用克里格模型来构造近似模型,并采用样本填充准则以寻找下一个样本点来更新近似模型。文中详细介绍了该优化算法,并将其应用于船舶力学的两个典型优化例子。其中一个是潜艇的多学科概念... 作为一种贝叶斯优化算法,高效全局优化算法(EGO)利用克里格模型来构造近似模型,并采用样本填充准则以寻找下一个样本点来更新近似模型。文中详细介绍了该优化算法,并将其应用于船舶力学的两个典型优化例子。其中一个是潜艇的多学科概念设计,考虑了水动力、推进、重量、性能和成本5个学科;另外一个是屈曲状态下加筋板的优化问题。与传统优化相比,高效全局优化算法不仅收敛到全局最优解,而且更加有效。结果表明高效优化算法非常适用于船舶力学中的优化问题。 展开更多

关键词 高效全局优化算法(EGO) 船舶力学 克里格模型 样本填充准则(ISC)

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改进全局优化算法的注射成型工艺参数优化 被引量：1

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作者 赵建 慈岩 +3 位作者 王兆建 宁洋 孙艳艳 张桂霞 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期88-92,共5页

提出了同时考虑预测响应值以及期望改善准则的改进高效全局优化(IMEGO)算法。IMEGO算法在增加样本点提高模型精度的迭代过程中,优先考虑模型的最优解,同时增加更加严谨的收敛准则。以1个一维测试函数和3个二维测试函数为例,将该优化方... 提出了同时考虑预测响应值以及期望改善准则的改进高效全局优化(IMEGO)算法。IMEGO算法在增加样本点提高模型精度的迭代过程中,优先考虑模型的最优解,同时增加更加严谨的收敛准则。以1个一维测试函数和3个二维测试函数为例,将该优化方法与传统的高效全局优化算法(EGO)方法进行比较。结果表明,IMEGO算法能有效搜索到全局最优解。将其应用于显示器外壳注塑制品的成型工艺参数优化,结果显示IMEGO方法具有较好的工程实际意义。 展开更多

关键词 注射成型 高效全局优化 期望改善

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Kriging模型的增量构造及其在全局优化中的应用 被引量：8

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作者 邹林君 吴义忠 毛虎平 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期649-655,共7页

为了解决高效全局优化算法(EGO)中迭代次数增多时构建Kriging模型速度过慢,以及对于某些响应值变化范围较大的目标函数出现过早收敛的问题,提出了增量Kriging方法和基于此方法的改进EGO算法.增量方法利用已经得到的关联矩阵的逆矩阵和... 为了解决高效全局优化算法(EGO)中迭代次数增多时构建Kriging模型速度过慢,以及对于某些响应值变化范围较大的目标函数出现过早收敛的问题,提出了增量Kriging方法和基于此方法的改进EGO算法.增量方法利用已经得到的关联矩阵的逆矩阵和新增的数据点忽略关联系数优化的过程,直接进行一系列矩阵运算,得到新关联矩阵的逆矩阵,进而得到更新后的预测模型.改进的EGO算法使用上述的增量方法和更加严谨的停止规则,包括改善期望、自变量和响应值的停止准则.最后使用标准函数分别对增量方法和EGO算法进行测试,结果表明,增量方法可在损失少量精度的情况下大大缩短模型更新的时间,改进的EGO算法具有更高的效率和稳定性. 展开更多

关键词 KRIGING模型 高效全局优化 增量Kriging方法 改善期望 停止准则

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基于共识粒子群的全局优化求解方法 被引量：3

8

作者 陆湛文 程新功 张永峰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1936-1942,共7页

针对粒子群优化(PSO,particleswarmoptimization)和高效全局优化(EGO,efficientglobal optimization)两种算法的特点,提出一种共识粒子群和局部代理模型协同的全局黑箱优化算法(CPSO-LSM,consensus particle swarm optimization and loc... 针对粒子群优化(PSO,particleswarmoptimization)和高效全局优化(EGO,efficientglobal optimization)两种算法的特点,提出一种共识粒子群和局部代理模型协同的全局黑箱优化算法(CPSO-LSM,consensus particle swarm optimization and local surrogate model)。该算法固定PSO算法周期对粒子进行分群并在粒子达成共识后停止,将每群粒子周围的优质子区域输出作为代理模型的建模区域,通过比较各区域最优值获得高质量最优解甚至全局最优解。不仅避免了PSO冗长的计算过程、提高了建立代理模型的速度和精度还可以避免陷入局部最优。通过对比其他算法在标准测试函数的仿真结果,CPSO-LSM具有较好的收敛速度和求解精度。 展开更多

关键词 粒子群算法 高效全局优化算法 共识粒子群 代理模型

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基于气动-弹道一体化模型的飞行器外形优化设计 被引量：6

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作者 张海瑞 秦梦 +1 位作者 周国峰 王浩 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期27-32,共6页

为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法。通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法... 为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法。通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法和Radau伪谱法,建立飞行器气动-弹道一体化模型。基于该模型,通过明确优化目标和约束条件,给出基于Kriging的气动外形优化方法,实现在多参数约束条件下的飞行器气动外形高效全局优化。以升力体构型飞行器为例,开展气动外形优化设计,结果表明该方法能较好地描述大空域、宽速域的气动和弹道特征,有效提升飞行器气动外形设计精度和水平,可为新型飞行器总体设计提供技术支撑。 展开更多

关键词 参数化设计 Radau伪谱法 KRIGING模型 气动外形优化 高效全局优化

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基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法 被引量：1

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作者 张海瑞 王浩 +2 位作者 王尧 洪东跑 卜奎晨 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期33-38,共6页

为量化无动力滑翔飞行器末制导初始参数不确定性的综合影响,提升飞行器落点精度,提出基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法。面向飞行器末端高动态打击需求,采用落角约束下的滑模变结构导引律进行实时弹道成型,进而考虑末制导初始... 为量化无动力滑翔飞行器末制导初始参数不确定性的综合影响,提升飞行器落点精度,提出基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法。面向飞行器末端高动态打击需求,采用落角约束下的滑模变结构导引律进行实时弹道成型,进而考虑末制导初始参数的不确定性。以落点有效毁伤半径概率和落点圆概率偏差为多优化目标,建立基于不确定性的末制导初始参数及制导律参数优化模型。针对这一不确定性优化模型,研究利用高效全局优化和蒙特卡洛方法,给出末制导初始参数及制导律参数的最优设计方案。仿真结果表明:该方法能显著提升落点精度,为方案设计阶段飞行器末制导交接点的选取提供决策支持。 展开更多

关键词 末制导 多目标优化 不确定性优化 高效全局优化

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基于改进EGO算法的汽车40%偏置碰撞优化设计 被引量：1

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作者 宋正超 章斯亮 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2017年第3期246-251,共6页

为提升优化的精度和效率,对某多用途车(MPV)车型进行整车正面偏置碰撞结构优化设计。以整车碰撞后侵量和变形量等为约束条件,考虑了序列样本对目标响应和约束响应的改进效果,建立了基于Kriging模型的改进的高效全局优化(EGO)算法和相应... 为提升优化的精度和效率,对某多用途车(MPV)车型进行整车正面偏置碰撞结构优化设计。以整车碰撞后侵量和变形量等为约束条件,考虑了序列样本对目标响应和约束响应的改进效果,建立了基于Kriging模型的改进的高效全局优化(EGO)算法和相应的序列采样优化流程。结果表明:与不考虑序列采样的传统优化方法、Jones经典EGO序列采样算法和Schonlau约束EGO序列采样算法进行对比,该算法可以在最小的112个样本规模下,得到误差小于8.42%的优化解,碰撞案例在减质量2.89 kg,且所有碰撞约束性能均满足要求的情况下,目标碰撞有效加速度从28.48 g下降为26.77 g。从而,验证了该方法的准确性和效率。 展开更多

关键词 整车开发 汽车碰撞 近似模型误差 KRIGING模型 高效全局优化(EGO)算法 改进的EGO算法

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无人机基站三维空间位置部署方法设计与验证

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作者 李朋 曹江 +1 位作者 平洋 梁东晨 《国防科技大学学报》 北大核心 2025年第2期193-201,共9页

针对无人机基站三维空间部署动态性强、时效性高、约束因素多、耦合性强等特点导致的计算量大、仿真周期长等问题,提出利用高效全局优化(efficient global optimization, EGO)算法来确定无人机基站三维空间部署位置。考虑到EGO算法主要... 针对无人机基站三维空间部署动态性强、时效性高、约束因素多、耦合性强等特点导致的计算量大、仿真周期长等问题,提出利用高效全局优化(efficient global optimization, EGO)算法来确定无人机基站三维空间部署位置。考虑到EGO算法主要通过最优化改善期望(expectation improvement, EI)函数来获取新的采样点,提出利用改进的差分进化(differential evolution, DE)算法来优化EI函数,改进DE算法通过引入亲本选择框架、后代种群生成策略自适应选择框架来提高寻优能力及收敛速度。利用3个典型的工程问题对改进EGO算法的性能进行测试,结果表明改进后的EGO算法在寻优能力、寻优速度以及稳定性方面都有明显提升。在此基础上,给出了利用改进EGO算法进行无人机基站三维空间部署的应用示例。 展开更多

关键词 无人机基站 位置部署 高效全局优化算法

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考虑高耗时约束的全电推进卫星多学科优化 被引量：8

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作者 袁斌 刘莉 +2 位作者 李怀建 龙腾 史人赫 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期500-507,共8页

为提高卫星系统整体性能与优化设计效率,本文采用多学科设计优化(MDO)方法进行全电推进卫星总体参数优化。主要考虑轨道转移、位置保持、空间环境、供配电、结构及质量六个学科,以整星质量最小为优化目标,考虑轨道转移时间等约束条件,... 为提高卫星系统整体性能与优化设计效率,本文采用多学科设计优化(MDO)方法进行全电推进卫星总体参数优化。主要考虑轨道转移、位置保持、空间环境、供配电、结构及质量六个学科,以整星质量最小为优化目标,考虑轨道转移时间等约束条件,建立了全电推进卫星MDO模型。提出一种基于增广拉格朗日乘子法的高效全局优化方法(ALM-EGO)以快速求解卫星MDO问题。标准数值算例对比研究表明,对于处理高耗时约束优化问题,ALM-EGO方法在全局收敛性与优化效率方面具有一定的优势。最后,采用ALM-EGO求解全电推进卫星MDO问题,优化后的全电推进卫星设计方案满足各类工程设计约束,实现整星减重161.09 kg,从而验证了本文所建立模型的合理性和ALM-EGO方法的有效性。 展开更多

关键词 全电推进卫星 多学科设计优化 高效全局优化方法 代理模型 增广拉格朗日乘子法

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混合不确定条件下的飞行器级间分离可靠性分析 被引量：3

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作者 聂兆伟 王浩 +1 位作者 秦梦 张海瑞 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期104-111,共8页

为量化飞行器级间分离过程随机不确定性和认知不确定性的综合影响,结合概率和区间理论混合模型特点,提出基于随机和区间理论混合模型的飞行器级间分离可靠性分析方法。面向高超声速飞行器分离任务需求,建立分离动力学仿真模型,针对级间... 为量化飞行器级间分离过程随机不确定性和认知不确定性的综合影响,结合概率和区间理论混合模型特点,提出基于随机和区间理论混合模型的飞行器级间分离可靠性分析方法。面向高超声速飞行器分离任务需求,建立分离动力学仿真模型,针对级间分离结构的几何特点,设计快速碰撞检测方法,进而构建分离任务的可靠性分析混合模型。通过将该模型转化为随机可靠性分析的无约束优化问题,考虑分离过程中复杂外力及力矩导致功能函数高度非线性的特点,利用高效全局优化和主动学习Kriging方法实现无约束优化问题高效求解。结合实例表明,该方法能够准确描述混合不确定性因素对飞行器分离过程的影响,给出了飞行器分离任务可靠性区间,可为飞行器分离方案的精细化设计提供决策支持。 展开更多

关键词 混合可靠性分析 碰撞检测模型 高效全局优化 自主学习Kriging方法

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