多目标优化设计

摘要： 针对基于有限元法(FEM)的常规优化方法存在计算量大、耗时长的问题,提出一种磁场解析模型与遗传算法相结合的轴向磁通永磁电机(AFPMM)多目标优化设计方法,该方法能够在保证一定计算精度的前提下快速实现电机的优化设计。首先,将AFPMM从复杂的三维模型等效为二维模型,通过子域法得到了电机的磁场解析模型,利用麦克斯韦张量法求出电机的电磁转矩;然后,将解析计算结果与FEM计算结果进行对比,验证了该磁场解析模型的准确性;最后,该方法以电磁转矩平均值和电机有效成本为优化目标,将解析模型与遗传算法相结合进行全局优化,以获取具有更优电磁转矩与有效成本的设计方案。优化结果表明,优化后AFPMM的电磁转矩平均值增大了11.91%,有效成本降低了9.81%,验证了解析模型与遗传算法结合的优化方法的有效性与实用性。

摘要： 气控软体驱动器的结构特性对其运动和力学特性影响显著,目前气控软体驱动器支反力和倾角性能亟须提升。基于ABAQUS提供的脚本接口,采用Python语言开发脚本建立气控软体驱动器参数化仿真模型,将尺寸因子作为优化变量,联立Isight和ABAQUS,采用单因子试验方法确定倾角和支反力两个目标量的高敏感性影响因子。运用归一化与加权策略及进化优化算法对倾角与支反力进行全局目标优化,得到最优参数组合。结果表明,支反力和倾角相对于响应初值分别提升29%、136%,实现气控软体驱动器有限元计听语音聊科研与作者互动算和多变量优化耦合运行,同步提升了气控软体驱动器的弯曲变形能力和负载能力。

摘要： 为了兼顾纯电驱动和混合驱动的优点,本文主要对基于田口法的机电液耦合器永磁体分布进行优化,研究了一种将电驱动系统和液压驱动系统高度集成的机电液耦合器。针对机电液耦合器参数众多且互相耦合的特点,参照内置式永磁同步电机的优化设计方法,提出了基于田口法的机电液耦合器内置式永磁体分布多目标优化设计方法,分析了永磁体转子的布置形式和永磁体宽度、厚度对机电液耦合器输出电磁转矩的大小及其工作稳定性的影响,根据影响的权重大小,选定其中最合理的参数组合方案进行计算并完成验证。验证结果表明,相较于未优化模型,采用田口法优化后的机电液耦合器,输出的电磁转矩提高了9.78%,永磁体的利用率提高了28.86%,齿槽转矩降低89.68%,纹波转矩降低45.4%。说明优化后的机电液耦合器电磁性能输出转矩更大,转矩波动更小,优化方法效果显著。该研究具有一定的理论研究和实际应用价值。

摘要： 对基于分析驱动设计的白车身焊点布局多目标优化进行研究。首先建立隐式参数化白车身关键零部件模型,以实现有限元模型的快速更新,并验证其准确性。利用Isight优化平台集成参数化模型和相关计算模块实现后台全自动运算功能。以焊点数量最小,扭转刚度最大为目标,焊点的间距为设计变量,采用NSGA-II算法对白车身进行轻量化多目标优化设计。优化结果表明:在扭转刚度基本不变的前提下,焊点总数量与初始值相比减少了179个,优化效果明显,同时计算效率较高,证实了隐式参数化设计结合Isight优化平台方法在汽车平台开发设计方面的高效性与实用性。

摘要： 传统离心泵多目标优化设计中,代理模型的预测精度随着Pareto前沿不断向前推进将逐渐降低,为改善离心泵多目标优化效果,提出一种基于动态RBF代理模型与NSGA-Ⅱ算法的离心泵叶轮优化方法,将生成的Pareto前沿解中部分最优样本添加到RBF样本集中,重新训练RBF代理模型,依据动态代理模型预测子代各样本的目标函数值.以MH48-12.5型离心泵为研究对象,选取叶片的进口安放角、出口安放角及叶片包角为优化变量,采用拉丁超立方抽样(LHS)构建代理模型初始样本空间,并以扬程和效率为优化目标进行多目标优化分析.结果表明:动态RBF代理模型多目标优化方法得到的Pareto前沿要大大优于静态代理模型方法结果,静态代理模型方法得到的Pareto前沿各点均被动态模型方法得到的Pareto前沿所支配;动态代理模型对前沿解的预测精度均大于静态代理模型;动态代理模型方法得到扬程最大点比原始设计高2.86%,比静态模型高1.03%;动态代理模型方法得到水力效率最高点比原始设计效率高4.36%,比静态模型高1.32%.

摘要： 针对风力机叶片的气动噪声问题,耦合风力机叶素动量理论与翼型气动噪声BPM模型,计算了某3 MW风力机叶片的气动噪声;同时,采用NSGA-II算法,以叶片的弦长和扭角分布变化为优化变量,将风力机年发电量最大、叶片气动噪声声压级最小作为优化目标,对该风力机叶片进行了低噪声外形优化设计。结果显示:BPM模型计算结果与实验测量值吻合较好;风力机年发电量和叶片气动噪声两优化目标之间存在相互制约的关系,当风力机年发电量增大时,叶片的气动噪声也会随之上升;通过该次优化设计,得到了满足年发电量不下降的情况下气动噪声降低2.84 dB(0.41dBA)的新叶片和气动噪声不上升且年发电量增加534.51 MWh的新叶片。

摘要： 针对面向普通病床的往复式移位护理装置的安全性与可靠性问题,本文以装置中的关键机构—手动轮椅车提升机构为分析对象,运用Creo三维制图软件绘制提升机构模型,利用ANSYS Workbench软件对提升机构进行静力学分析,以非标连杆1、非标连杆2、安装板的质量为设计变量,安全系数、最大应力和应变、杆的厚度为约束条件,对提升机构进行多目标优化设计,在减少提升机构重量的同时使得提升机构满足强度与刚度的要求。通过以上分析,得出手动轮椅车提升机构质量减轻了18.34%,且面向普通病床的往复式移位护理装置的安全性与可靠性可得到理论保证。

摘要： 低温柔性管道是海上浮式液化天然气生产储卸装置系统中输送液化天然气的核心装备之一。U型波纹管作为低温柔性管道最内层结构,直接影响低温管道的安全性。本文选取波径和环板长度作为独立结构设计参数进行结构分析,解决了在传统的U型波纹管灵敏度分析中,波高会随波距的改变而改变的耦合计算问题。构建了径向基函数神经网络代理模型,采用遗传算法对U型波纹管结构开展了多目标优化,获得以拉伸刚度最大和弯曲刚度最小为优化目标时的帕累托最优解集,为U型波纹管在实际工程应用中提供有益的设计参考。

摘要： 集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,提升车用电机控制器的功率密度和可靠性,是车用功率模块先进热管理技术的发展趋势。然而,Pin-Fin散热器的设计面临电-热-流多物理场耦合的挑战,难于解析表征与定量优化,设计的周期长、成本高。基于响应面优化方法,该文提出一种集成Pin-Fin散热器的模型化设计方法,建立集成Pin-Fin形貌结构与阵列排布的数学描述,给出Pin-Fin散热器热-流性能的理论模型,建立Pin-Fin的多目标优化模型,获得Pin-Fin散热器结构的最优设计。为了验证理论模型和优化设计的可行性和有效性,搭建面对面变流器对拖实验平台,对标商业化车用功率模块的Pin-Fin设计,采用大量固定工况,以及实际车用工况实验结果,对比验证优化后的Pin-Fin能降低车用功率模块7.62%的结-流热阻,减小65%的功率模块损伤,提升车用电机控制器寿命1.8倍,为车用功率模块低热阻集成Pin-Fin散热器提供新的研究思路。

摘要： 低温柔性管道是海上浮式液化天然气装置系统(FLNG)的核心输运装备。针对低温柔性管道多材料、多层复合的结构设计难点,将其按照不同功能解耦成内衬层、抗拉铠装层以及辅助层三个关键结构层。基于神经网络模型(RBF)、Kriging模型以及响应面模型(RSM)三种建模方法建立了上述三个结构层响应分析的代理模型,并通过模型准确度的比较,发现RBF的误差均最小。在优化设计中,基于遗传算法分别对低温柔性管道上述关键结构层进行多目标优化设计。在内衬层结构的优化中,以质量及弯曲刚度最小为优化目标;在抗拉铠装层结构的优化中,以质量最小及拉伸刚度最大为优化目标;在辅助层结构的优化中,以质量、弯曲刚度及传热速率最小为优化目标。研究工作为低温柔性管道的结构提供了关键设计参数及理性的设计方法。

摘要： 提高广大农村建筑热舒适性是改善农民居住质量的重要内容.重庆是典型的大城市大农村格局,农村建筑量大面广,作为夏热冬冷气候区典型城市,冬夏两季热环境问题尤其突出.通过分析重庆农村气候特征及热环境现状,对当地农民自建房热环境进行多目标优化设计,因地制宜优化围护结构,采用阳光间、地道风、绿化隔热等适合农村特点的被动技术.优化后测试结果表明,冬季室内平均温度增加约2°C,夏季降低12°C,在取得良好运行效果的同时还带来明显环境效益,为重庆广大农村提供了热环境优化的工程示范.

摘要： 传统的无源滤波器(PPF)参数设计方法一般以安装的电容容量最小为目标,通过验算得到满足校验条件下各个单调谐支路和高通支路的最小电容安装容量.针对这种单一优化目标的设计方法优化能力不足、对实际因素考虑不全面的问题,本文以无源滤波器的初期投资最小、滤波后电网的电压和电流总畸变率最低以及功率因数最高为目标,将非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)引入到无源滤波器的多目标优化设计中,并分析比较了传统方法设计的PPF参数,表明用NSGA-Ⅱ遗传算法设计的PPF具有良好的综合性能.

摘要： 壁面凹腔火焰稳定器在超音速冲压发动机设计中得到广泛应用,对超声速流动中的火焰稳定起重要作用.然而,壁面凹腔会给飞行器带来较大的阻力,并且凹腔内会有较高温度.因此,在设计过程中针对壁面凹腔阻力和温度进行最小化优化就变得十分重要.本文通过试验设计方法选取样本点进行CFD计算并以此构建Kriging模型,采用遗传算法以阻力和平均温度为优化目标进行多目标优化,得出外形参数对优化目标影响关系.得到多目标优化设计的pareto前缘.

摘要： 大型柔性空间结构的振动控制是典型的“控制-结构交互”问题。用于控制的弹性振动动力学模型不可能精确获取，其模型阶次有限(截断高阶部分而保留低阶模型)，其参数(模态频率、阻尼率)不准确，因此控制系统要求必须具有鲁棒性，对建模不准确的模型要求能实施稳定控制，而且满足性能指标.本文首先给出了大型柔性空间结构鲁棒控制器的多目标优化设计问题，然后利用一种多目标优化遗传算法对该问题进行求解，获取了满足设计规范的鲁棒控制器多目标优化设计.同基于LSDP鲁棒控制器设计方法得到的结果进行了比较，通过仿真显示了该方法的有效性。

摘要： 本文介绍了一种新型的用于数控机床、机器人等领域的驱动组件,提出了集成谐波减速器的一体电机的概念.该产品集合伺服电机和谐波减速器的特点,是一种新型的高精度、大扭矩、低转速、小体积的特种电机.采用一体电机,可以大大减少由于分体式结构带来的设计和安装误差,同时也方便后期的维护与保养,拥有广泛的市场需求.为了在新产品的性能与成本之间寻找平衡点,本文对某集成谐波减速器的一体电机进行了多目标优化设计,并根据优化结果,选取了一款一体电机进行样机研制,结果显示,该一体电机在成本、体积、易安装性等方面具有优势.

摘要： 为了优化永磁涡流驱动器的几个关键结构参数,研究了基于多种群遗传算法的多目标优化算法.首先,在磁场分析模型的基础上,推导出关键结构参数的解析表达式.以永磁体厚度、极弧系数和铜盘厚度为变量,以输出转矩、转动惯量和驱动器体积为优化目标,提出了基于熵值权重的永磁驱动器多目标优化函数,然后应用多种群遗传算法对永磁涡流驱动器进行优化.通过三维有限元仿真和实验验证了优化结果的准确性和可行性.最后,将计算结果与其他两种优化方法得到的结果进行了对比.结果表明,相比其他优化算法,该基于解析模型的多种群遗传算法在结构参数优化设计中有更好的计算效果.

摘要： 将模糊推理以及精英保留遗传策略引入到遗传算法中,通过模糊控制器及时、自适应地调整交叉概率和变异概率,有效地消除了对参数初值的依赖性,提高遗传算法的寻优能力,同时也改善了收敛性.运用模糊遗传算法的寻优能力和有限元方法的结构分析能力,对常温下燃烧室浮动壁结构进行多目标优化设计,以寻找较好的支杆分布位置、支杆半径和壁板厚度.结果表明,基于模糊遗传算法的优化方法和所采用的递进式优化策略对浮动壁结构的优化是有效的.

摘要： 在蒸汽动力系统(SPS)优化设计的超结构中考虑三种成熟减排工艺系统,分别是燃烧前带减排工艺的水煤浆锅炉联产系统、燃烧中带减排工艺的循环流化床锅炉联产系统以及燃烧后带减排工艺的普通煤粉炉加脱硫脱硝联产系统.建立了SPS的污染物排放模型以及减排工艺的能耗模型.建立了SPS 多目标优化设计的混合整数线性规划模型(MILP),通过集成了成本、环境排放影响和(火用)效率三个准则的多目标函数来指导SPS 优化设计,利用GAMS 建模并求解,通过案例分析了所建模型的可行性和有效性.

摘要： 采用基于遗传算法的多目标优化方法对棒材轧机的孔型系统进行总能耗最小和负荷均衡的优化设计，使轧机的总能耗相对较小，负荷达到相对均衡，保证正常轧制。本文采用Matlab遗传算法工具箱寻求最优解，为孔型的多目标优化设计提供了新的方法。并根据优化出的孔型尺寸进行连轧过程的模拟。

摘要： 首先分析了声呐平台区自噪声预报及其控制的研究现状,在此基础上提出了包括矢量水听器技术、主动控制技术等声呐平台区自噪声研究的发展方向.

摘要： 本发明提供了一种基于多目标优化的钻井射孔套管多目标设计方法及装置。所述方法包括：初始化射孔套管有限元参数化模型的参数；根据预设的优化目标、约束条件及所述参数的优化范围，对有限元参数化模型进行应力分析，确定分析结果及对应的参数解集；其中，分析结果至少包括套管应力值及套管通径值，参数解集至少包括：套管的公称外径等、射孔的孔眼大小等，以及水泥环弹性模量与泊松比；判断套管应力值及套管通径值是否满足约束条件，若是，则确定分析结果对应的参数解集为最优解集。本发明应用于开发井射孔套管的优化设计，满足不同复杂地层的套管设计与射孔设计要求，包括套管厚度和钢级的优选、最大过油面积和最少地层出砂量，提高油气产量。

摘要： 本发明属于双馈风力发电机的有限集模型预测控制技术领域，具体为一种DFIG多目标优化控制目标函数的设计方法，解决了背景技术中的技术问题，其包括选择两个被控对象；基于有限集模型预测控制，给出传统分层控制目标函数；将传统分层控制目标函数中的非线性项进行更新，重新构造包括两个被控对象在内的目标函数；根据电机动态反馈的效果，系统动态切换被控对象的权重系数，同时根据被控对象参考值的变化情况调整控制力度，使两个被控对象的控制精度保持稳定。本发明在传统分层控制的基础上，通过进一步改写目标函数中的非线性项，在目标函数中引入相对误差控制思想，可在被控对象参考值变化较大的情况下，实现各被控对象控制精度基本不变的目的。

摘要： 本发明公开了一种基于多目标优化的挡土墙优化设计方法，包括以下步骤：第一步：确定功能定位；通过前期资料，明确工程项目中挡土墙的功能定位，确定功能目标函数及与之有关的变量；第二步：确定功能排序；优化权重的分配，通过场地评价、外部荷载等外部条件，对已定位的功能通过专家调查法进行功能优先排序；第三步：确定判定条件；第四步：进行优化判定，直到所有功能均满足为止。本发明的目的在于提供一种基于多目标优化的挡土墙优化设计方法，以解决现有技术中对挡土墙优化设计的方法存在的诸多问题，实现减少主观因素干扰、保证结果准确度，提高优化效率的目的。

摘要： 本发明属集成电路设计中模拟电路参数自动优化设计领域，具体涉及一种基于高斯过程模型的多目标贝叶斯优化方法。本发明方法在每次迭代中，对每个性能指标构建高斯过程模型，进而构建低置信区间函数，通过对低置信区间函数的多目标优化选择下一次进行电路仿真的点。相对目前国际上的主流方法，本发明方法能大幅减小电路仿真次数，获得高精度的帕累托前沿。

摘要： 本发明提供了一种基于多目标优化的钻井射孔套管多目标设计方法及装置。所述方法包括：初始化射孔套管有限元参数化模型的参数；根据预设的优化目标、约束条件及所述参数的优化范围，对有限元参数化模型进行应力分析，确定分析结果及对应的参数解集；其中，分析结果至少包括套管应力值及套管通径值，参数解集至少包括：套管的公称外径等、射孔的孔眼大小等，以及水泥环弹性模量与泊松比；判断套管应力值及套管通径值是否满足约束条件，若是，则确定分析结果对应的参数解集为最优解集。本发明应用于开发井射孔套管的优化设计，满足不同复杂地层的套管设计与射孔设计要求，包括套管厚度和钢级的优选、最大过油面积和最少地层出砂量，提高油气产量。

摘要： 本发明公开了一种基于多目标优化算法的电网黑启动多目标机组恢复优化方法，优化了原有的根据经验判断黑启动机组恢复方案，为电网提供了一个行之有效的黑启动机组恢复策略方法。本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于多目标优化算法的电网黑启动多目标机组恢复优化方法首先是根据已有电网区域内的电厂机组黑启动能力和机组容量、网架拓扑结构、电气距离等信息，然后结合FLOYD算法，按照分时段恢复策略，再与多目标NSGA‑II算法根据制定的多目标函数及约束条件，为电网优选出合适的机组启动序列，最后通过MATLAB仿真计算出结果，最终优选出最佳恢复方案。

摘要： 本发明属于双馈风力发电机的有限集模型预测控制技术领域，具体为一种DFIG多目标优化控制目标函数的设计方法，解决了背景技术中的技术问题，其包括选择两个被控对象；基于有限集模型预测控制，给出传统分层控制目标函数；将传统分层控制目标函数中的非线性项进行更新，重新构造包括两个被控对象在内的目标函数；根据电机动态反馈的效果，系统动态切换被控对象的权重系数，同时根据被控对象参考值的变化情况调整控制力度，使两个被控对象的控制精度保持稳定。本发明在传统分层控制的基础上，通过进一步改写目标函数中的非线性项，在目标函数中引入相对误差控制思想，可在被控对象参考值变化较大的情况下，实现各被控对象控制精度基本不变的目的。

摘要： 本发明公开了一种基于多目标优化的材料智能优化设计方法，属于材料设计领域。本发明包括：收集包含材料成分和性能的数据样本；构建能映射材料成分到性能的预测模型，构建能映射材料成分和性能分布的评估模型，融合预测模型和评估模型得到多目标代理模型；求解该多目标代理模型的帕累托阈值前沿；在帕累托阈值前沿中根据两级最优决策方案和需求目标选择兴趣解集，再根据实验得到新样本，若新样本性能达到需求则停止，否则基于新样本进行迭代优化。本发明通过采用机器学习和多目标进化方法同步优化多个材料的性能指标，可以大大减少材料优化设计过程中的试错成本，提高材料优化设计过程的可靠性和可操作性。

摘要： 本发明公开了一种基于多目标优化的水冷板优化设计方法、装置及存储介质，所述方法包括：对输入变量主流道变管径、支流入口缩口管径、冷却液总流量和冷却液入口温度进行采样；通过有限元仿真模型对输入变量与优化目标电池最高温度、电池温差、水冷板压降和水冷板流场均匀性进行仿真分析，得到输入变量和优化目标之间的关系矩阵；根据关系矩阵建立水冷板优化模型，并进行训练，得到输入变量与优化目标之间的函数关系；利用遗传算法进行迭代优化计算，得到输入变量与优化目标之间最优的参数组合；根据最优的参数组合得到水冷板的最优设计方案。本发明采用神经网络模型对水冷板进行多目标优化，有效减少了水冷板的优化周期，显著提高了优化效率。

摘要： 本发明公开了一种基于多目标优化的挡土墙优化设计方法，包括以下步骤：第一步：确定功能定位；通过前期资料，明确工程项目中挡土墙的功能定位，确定功能目标函数及与之有关的变量；第二步：确定功能排序；优化权重的分配，通过场地评价、外部荷载等外部条件，对已定位的功能通过专家调查法进行功能优先排序；第三步：确定判定条件；第四步：进行优化判定，直到所有功能均满足为止。本发明的目的在于提供一种基于多目标优化的挡土墙优化设计方法，以解决现有技术中对挡土墙优化设计的方法存在的诸多问题，实现减少主观因素干扰、保证结果准确度，提高优化效率的目的。