一种基于CUDA的K-Means多级并行优化方法

K-Means聚类算法是data mining领域中最常用的算法之一.在进行海量数据分析时,K-Means均值聚类的计算时间与其要处理的计算量成正比.因此,数据量越大计算开销也越长.为了提升算法的运算性能,本文设计了一种基于CUDA模型的多级并行的K-Means算法优化方法.将K-Means串行算法并行化,并对并行计算...     

大型PLC多级并行冗余系统的设计技巧

在大型工业电气自动化控制系统设计的时候，经常会遇到一些可靠性要求较高的设计内容，需要双机热备份。在一台系统出现故障之后，另外一台系统自动切换到备用的设备上。设计并行系统切换，甚至多级这样的并行部件串接在在一起，需要用户考虑的问题千头万绪，往往不容易理出头绪或者很清晰地进行系统设计。本文给出通用的程序设计方法。     

基于近似技术的导弹总体设计优化系统研究

实施多学科设计优化方法有助于提高导弹总体设计水平,但同时也使总体优化问题变得更加复杂、计算更加困难,因此需要采用近似技术。本文在对设计空间探索方法和MDO中应用的近似技术进行研究的基础上,为了在导弹总体设计优化系统中实现快速寻优,提出采用综合探索近似寻优方法,并通过实例验证了综合探索近似寻优方法的可行性。     

复杂耦合系统新兴的多学科设计优化方法

针对传统的复杂系统设计与工程设计领域中,设计方法或者优化方法是顺序地或者没有充分考虑子学科或子系统之间的交互作用与耦合关系的弊病,介绍了多学科设计优化方法(Multidisciplinary Design Optimization——MDO)在解决航天器设计复杂系统工程中的有效成就;接着介绍MDO的思想和研究内容,单级优化和两级优化的典型方法,然后叙述了目前国内外的研究成果和进展,充分表明其在解决此类复杂系统上的优势和研究价值;展望了多学科设计优化方法在所有此类复杂设计与工程领域重大研究价值的前景。     

支持多学科设计优化的集成产品过程建模方法

针对当前主要的设计过程建模方法缺乏表达复杂产品多学科设计过程中资源的组织调用和协作方式等信息,提出一种支持复杂产品多学科设计优化的设计路线图框架过程建模方法.从全面表达设计过程信息的角度出发,描述产品多学科设计优化过程中的主要活动及其协同关系,建立支持多学科设计优化的过程模型;在此基础上,给出了多学科设计优化的过程规划方法,以降低产品设计过程中的迭代,通过构建支持多学科设计优化的集成产品设计过程结构框架,实现产品多学科设计优化的过程集成.最后通过已开发的多学科系统集成平台,应用具体设计实例验证了整套方法的有效性.     

改进的多学科协同优化算法及其应用

多学科优化设计（MDO）是当前复杂系统工程设计中研究最活跃的领域.分析了标准多学科协同优化算法解决实际复杂MDO问题计算困难的原因,提出了基于试验设计的近似模型和智能优化的协同优化算法（NCO）.NCO算法继承了标准协同优化分布并行的思想,采用现代智能算法优化系统级减小优化陷入局部解的可能性,以试验设计为基础的高精度近似模型代替学科真实模型降低计算成本,平滑数值噪声.通过经典MDO测试算例与Alexandrov提出的改进松弛协同优化比较,优化结果表明,NCO能有效提高收敛速率,保证收敛结果的稳定性和可靠性,能更好地满足复杂系统工程优化需要.     

集成协同优化策略与性能测量法的多学科可靠性设计优化

为了充分考虑不确定性因素对产品性能的影响,基于分解思想,对传统的三层嵌套循环的多学科可靠性设计优化过程进行解耦,变型为一种顺序执行的单层递归循环过程,提出集成协同优化策略和性能测量法的多学科可靠性设计优化方法.首先采用协同优化策略建立确定性多学科设计优化模型并选用遗传算法进行系统层级优化;然后在协同优化框架下应用性能测量法搜索最可能失效点,进行多学科可靠性分析;最后针对不满足可靠性设计要求的概率约束,采用移动策略及可靠性分析结果重构确定性多学科设计优化模型,直至收敛.数值算例和减速器实例结果表明,文中方法有效,具有实际工程意义.     

基于协同进化博弈的多学科设计优化

复杂系统的设计问题可以非层次分解为并行的多个子空间优化设计问题。多学科优化的迭代过程可看成子空间博弈的过程。各冲突子目标协商一致条件下,子空间合作博弈的均衡点能达成原系统的整体最优,并给出协同进化算法求解博弈的Nash均衡点的计算框架。以某型民用客机的总体优化设计为例,将其分解成气动和重量两个子空间优化。设计变量不重叠地分布于各子空间,两冲突子目标分配相同权值,线性加权组合而形成的单目标作为各子空间共同的优化目标。计算结果表明此方法是有效的。     

基于优化算法的冲突仲裁策略

该文提出了一种基于优化算法的冲突仲裁策略。在约束网络支持的并行设计过程中,建立了冲突仲裁的数学模型,设计了反映冲突严重程度的指标,并针对该指标利用基因算法进行优化求解。与以往的冲突解决方法不同,该方法利用设计参数区间的可扩展性,找到了制约设计问题的瓶颈,以最小的设计区间损失争取到最佳设计指标,从而达到有效解决冲突的目的。与约束网络相配合,该方法能够在并行设计的初期就监控设计过程,提早解决冲突以避免后期出现大返工。文中最后利用了转向架的设计实例说明了该方法的有效性。     

新型多学科设计优化算法研究

研究多学科系统优化问题,针对工程系统的复杂性,通过多学科设计优化算法框架协同优化算法的研究,根据现有协同优化算法由于系统级一致性约束的存在计算量大,容易发散等缺点,提出了一种新的多学科设计优化算法框架.算法通过对设计变量的重新分配,简化了耦合变量的解耦过程,从而达到简化优化过程的目的,解决了协同算法的上述缺点.采用iSIGHT软件,对具体算例进行仿真,并与协同优化算法进行对比,验证了该算法的有效性.     

基于iSIGHT平台DOE方法的螺旋桨敞水性能优化设计

传统的螺旋桨设计方法已经满足不了进一步提升其性能的要求,并且现代环境的变化不再仅仅要求螺旋桨某一性能的最优,而是多方面综合性能的最优.iSIGHT多学科优化设计平台提供了完整的设计综合环境和先进的优化设计方法,能够完成设计过程的自动化和智能的设计探索,确定最佳设计参数.基于iSIGHT平台的实验设计方法建立的螺旋桨敞水性能优化方法使螺旋桨效率和最小压力系数都有提高,实现了优化目的.     

分块响应面法研究

在对采样点构建插值曲面时,响应面法（Response Surface Method,RSM）通常是对整个曲面进行插值近似,由于计算量的原因,采用的近似曲面阶数通常不超过四阶。但是,对于高度非线性的曲面,使用低阶响应面在较大范围内近似毫无疑问会降低响应面的近似精度。分块响应面法采用一定的策略对近似空间进行合理分块,缩小响应面的近似范围,从而提高了响应面在该空间的近似精度。测试结果表明,在样本数量和样本空间变化时,分块响应面法的近似精度不低于响应面法,尤其是当样本数量较多时,分块响应面法的近似精度要远高于响应面法。这就使得分块响应面法能够有效地应用于多学科设计优化。     

Collaborative optimization with disciplinary conceptual design

For the first time, a multilevel optimization approach with disciplinary conceptual design is demonstrated. Collaborative optimization is used to decompose an example bridge design problem among two groups of designers – a superstructure design group and a deck design group. The disciplinary groups are allowed to search over different design concepts and formulate the design variables and constraints for each. The autonomy of the two groups is managed by a system-level group which insures that overall system objectives are met and coupling is properly accounted for. Even though discrete conceptual design occurs within the disciplinary groups, a continuous gradient-based optimization algorithm is used at the system level. The procedure was started from a nonoptimal concept, and converged to the optimal concept. Received September 9, 1999     

多学科设计优化方法与传统设计优化方法的比较研究

多学科优化设计也是在传统设计优化基础上重要的质的发展。它是设计方法、传统机械设计知识、过程设计知识、现代信息技术交叉集成的大系统方法。多学科设计优化技术 以提高产品性能、缩短设计周期和降低研制成本为目的。本文将多学科优化设计与传统优化设计进行对比,并以实例分别进行多学科设计优化和传统优化设计,证明了多学 科优化设计的可行性和高效性.     

基于Isight的BLISS算法框架

介绍多学科优化设计(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)算法的核心和应用价值,概述BLISS算法的总体框架.以2个相互耦合系统的方程组为算例,利用Isight搭建BLISS算法流程并进行求解.计算结果表明:BLISS算法的优化效果良好,收敛速度快,因此BLISS是很有价值的MDO算法.     

基于Isight的CSSO算法框架

概述多学科优化设计(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)在复杂产品设计中的必要性,阐述CSSO算法的基本内容,以齿轮减速器为例,利用Isight搭建CSSO计算框架并对每一步进行分析和说明.将CSSO计算结果与传统优化结果进行对比,结果表明CSSO算法比传统算法的计算效率高、准确性好.     

微机械陀螺的多学科设计优化建模的研究

以梳状音叉式振动微机械陀螺为例,将多学科设计优化（MDO）方法应用到微机械陀螺的优化设计中。将微机械陀螺复杂系统分解为归属不同学科的多个子系统,阐明了在多学科设计优化中各子系统之间的相互关系。建立了微机械陀螺的结构设计、机械性能、电学性能子系统和系统级的多学科设计优化模型。用已研制的MMCDO多学科混合协同设计优化算法计算,得到了满意的优化设计结果。