基于粒子群优化的协同优化方法研究

摘要

产品的设计水平和能力是衡量一个国家或者地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素。复杂产品的设计是一个多学科交叉、综合设计、优化的过程。多学科设计优化能够满足复杂工程系统的设计优化的需求，可以有效地解决大规模复杂工程系统的设计问题，它综合集成了设计方法、设计知识、现代信息技术，是一种面向大系统设计的方法。
　　 本文对协同优化方法进行了研究，改进了协同优化方法，并将其应用于工程实例。
　　 首先，深入了解了国内外学者在多学科设计优化（MDO）方面的工作和成果，对多学科设计优化技术进行详细的综述；
　　 其次，分析了传统的协同优化方法的计算特性。分别从数学原理和数学算例对其进行分析和探讨，指出了传统协同优化方法计算困难的根本原因，并给出相应的改进方向；然后针对传统协同优化方法的计算困难和改进方向，将粒子群优化算法（PSO）引入协同优化方法，通过变换系统级框架，提出一种基于PSO的改进协同优化方法PSO-CO，并结合实际的数学算例和工程应用实例，对PSO-CO进行验证。结果表明，PSO-CO具有较好的计算性能；
　　 最后，针对设计的四个基本原则，对协同优化方法的结构框架进行变换，提出一种新型的协同优化模式，同时采用粒子群优化算法作为其内部协同算法的优化器，并以MDO的标准算例进行测试。结果表明，引入PSO的协同优化新模式具有较好的鲁棒性能，可应用于实际问题。