面向汽车外形空气动力学优化的代理模型方法

针对代理模型在汽车外形气动优化上的适应性研究较少的现状,运用不同数量样本点构建径向基函数(Radial Basis Function,RBF)模型、多项式模型和Kriging模型等3种常用代理模型.对比发现,在样本点相同的情况下,RBF模型的精度最高,最优解更好.在样本点增加的基础上,多项式和Kriging模型的精度提高,但计算量也大幅增加;多项式最优解更接近RBF模型的最优解,而Kriging模型最优解仍不理想.综合评估可知RBF模型更适用于汽车外气动优化.     

水下自航行器外形及水动力性能优化

研究水下自航行器(AUV) 外形及水动力性能优化的问题,为使得AUV具有较小航行阻力的同时拥有较大承载能力,需要不断进行AUV模型重建以及水动力结果分析,人工完成将会耗时很长,Isight多学科优化设计平台搭载常用的优化算法—NSGA-II遗传算法,整合Solidworks、Gambit、Fluent三大集成模块实现数据交换以进行AUV外形的建模、仿真并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;仿真结果表明,最终优化后的AUV不仅减小了航行阻力并且拥有更大的承载能力;因此采用多学科优化软件Isight能够有效提高AUV外形及水动力性能优化的准确性和效率,提升其整体水动力性能。     

基于近似模型的车身气动外形优化

以英国汽车工业研究协会(Motor Industry Research Association,MIRA)阶背模型为基本模型,用参数化建模方法建立其纵向对称面的二维模型.运用优化拉丁超立方方法对每组参数化方案生成600组样本点;将MATLAB与Gambit结合,自动快速生成其网格模型;用FLUENT计算每个样本点的气动阻力.建立径向基神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)近似模型,以阻力最小为优化目标,采用多岛遗传算法优化外形参数;对优化后的结果进行数值模拟,结果表明阻力减少31.9%.三维验证结果表明:二维优化结果不能完全代表三维结果,直接进行三维优化设计的效果更好.     

高速列车气动外形的CFD计算与优化

一、项目背景 庞巴迪(Bombardier)公司是加拿大的国际性交通运输设备制造公司,从支线飞机、公务机到完整的铁路、轨道交通运输设备、系统和服务等创新交通运输解决方案的制造方面,均居世界领导地位.     

基于代理模型和遗传算法的仿真优化研究

首先由已知样本建立神经网络作为代理模型，替代费时的仿真评价而快速给出近似目标值；然后基于代理模型，采用GA进行决策量寻优．为增强优化结果的可靠性和一致性，讨论了按问题信息选取样本和多模型方法.基于典型压力管设计问题的数值仿真，验证了所提出方法的可行性和有效性，其结果明显优于现有文献结果.     

基于近似模型的整车气动外形优化

以类车体DrivAer的气动阻力因数为优化目标,选取影响其气动性能的5个形状参数作为设计变量,通过引入网格变形、试验设计(Design of Experiment,DOE)及近似模型等技术搭建自动仿真优化平台,探索气动性能最佳的参数匹配方案.优化后的DrivAer气动阻力因数降低4.5%,表明近似模型方法能够较好地取代实际仿真过程进行寻优.分析DOE的结果,发现影响气动阻力因数和气动升力因数的主要参数分别为行李箱高度与离去角,而多参数变化时的交互效应也会影响整车的气动性能.     

基于代理模型的武器装备体系优化算法研究

体系优化是装备体系研究的核心问题,但是基于仿真的武器装备体系优化方法存在寻优效率低、费用高昂的缺陷。本文结合武器装备体系优化问题的特点,提出基于代理模型的武器装备体系优化算法,其中选用Kriging模型作为代理模型,通过均匀设计方法生成初始样本点,运用EI函数进行代理模型更新,采用最速下降法进行迭代优化。示例验证表明,较之仿真方法及多项式响应曲面方法,该算法具有较高的寻优精度和收敛速度,对提高武器装备体系优化的效率具有较高的理论和实用价值。     

代理模型优化在环氧丙烷水解反应中的应用研究

通过流程模拟软件HYSYS获得控制对象的大范围稳态操作数据,构造径向基函数RBF （Radial Basis Function）神经网络作为适应度函数评估的代理模型,针对控制对象的非线性多稳态特性,采用了混合个体评估进化策略,对一个环氧丙烷水解反应的实例分析表明了此方法的有效性。     

基于代理模型的差分进化约束优化

针对耗时计算目标函数的约束优化问题,提出用代理模型来代替耗时计算目标函数的方法,并结合目标函数的信息对约束个体进行选择,从而提出基于代理模型的差分进化约束优化算法。首先,采用拉丁超立方采样方法建立初始种群,用耗时计算目标函数对初始种群进行评估,并以此为样本数据建立目标函数的神经网络代理模型。然后,用差分进化方法为种群中的每一个亲本产生后代,并对后代使用代理模型进行评估,采用可行性规则来比较后代与其亲本并更新种群,根据替换机制将种群中较劣的个体替换为备用存档中较优的个体。最后,当达到最大适应度评估次数时算法停止,给出最优解。该算法与对比算法在10个测试函数上运行的结果表明,该算法得出的结果更精确。将该算法应用于工字梁优化问题的结果表明,相较于优化前的算法,该算法的适应度评估次数减少了80%;相对于FROFI（Feasibility Rule with the incorporation of Objective Function Information）算法,该算法的适应度评估次数减少了36%。运用所提算法进行优化可以有效减少调用耗时计算目标函数的次数,提升优化效率,节约计算成本。     

基于代理模型的升力式再入飞行器组网优化

研究升力式再入飞行器的组网优化问题.优化再入飞行器组网,使其在满足一定覆盖要求的同时,轨道高度、离轨速度冲量、飞行器总数等方面达到最优.针对再入飞行器对地覆盖区域计算量大且和时间变量相关的问题,提出用代理模型技术来近似计算覆盖区域,提高了计算效率;利用SOC星座设计方法对再入飞行器进行了组网设计,并用枚举分析的方法对组网星座进行了优化.最后用点覆盖仿真的方法对得到的最优解进行了验证,说明了上述设计方法的有效性,为飞行器再入组网优化提供了科学依据.     

结合Kriging和物理规划的多目标代理优化算法

遗传算法处理高耗时且具有黑箱性的工程优化问题效率不足。为了提高工程优化效率，结合Kriging代理优化和物理规划，提出了基于Kriging和物理规划的多目标代理优化算法。在处理多目标问题时，使用物理规划将多目标问题转换成单目标问题，再使用Kriging代理优化对单目标问题进行求解。通过两个多目标数值算例和一个工程实例对提出的算法进行验证。结果表明，提出的算法能够求出符合偏好设置的Pareto最优解，且算法的效率更高。     

Kriging代理模型在对地观测卫星系统优化中的应用

结构优化是对地观测卫星系统(Earth observation satellite system,EOSS)性能提高的关键,但其覆盖性能难以解析计算.为实现EOSS优化,提出了仿真优化的求解思路:构建Kriging代理模型对仿真数据进行拟合,采用代理模型最优和最大化期望提高相结合的机制选择更新点,并定义单位距离的函数改进对更新点进行过滤;提出了改进广义模式搜索算法求解代理模型,搜索步采用遗传算法和序列二次规划算法实现,筛选步采用不完全动态筛选.最后,通过仿真实例和对比实验验证了本文方法的有效性.     

基于混合形状特征的三维模型检索研究与实现

将基于视图描述的形状特征和3D Zernike矩两种特征应用于三维模型检索,并且根据用户反馈在输出层进行融合.实验表明,采用混合形状特征在提高检索准确率的同时,也能保证检索效率.     

基于组合优化的Kriging参数估计算法

在使用常微分方程组描述的数学模型进行参数估计时,本文使用Kriging代理模型完成优化过程.该代理模型通过少量数据点的训练即可部分替代计算费时的原始目标函数优化过程,因此可以节省大量的计算时间.在Kriging代理模型精化过程中,查找新增点的优化算法对参数估计的结果有重要影响.本文针对非线性且具有sloppiness属...     

一种基于复合局部信息模型的主动形状模型

本文对Gabor算法和人脸特征点定位进行了介绍和研究。在对传统的主动形状模型算法的研究和分析的基础上进行了改进,提出了一种以复合局部信息模型为基础的主动形状模型。     

基于主动形状模型的人脸特征建模

论文基于主动形状模型,提出了一种新的人脸特征建模方法,并详细介绍了唇部形状的建模过程。该方法从人脸数据库中提取一定的训练集,对唇部形状进行标注、校准和统计分析,可以得到唇部的变形模式,每种变形模式对应形状协方差矩阵的一个特征值,而最大的N(N<10)个特征值对应的主要变形模式可以还原出98%的形状变化。实验证明,该方法以非常小的信息损失为代价,仅用少量的参数就可以描述绝大部分的视觉特征。     

基于BP神经网络代理模型的交互式遗传算法

针对交互式遗传算法存在用户评价噪声和审美疲劳的问题,提出一种基于误差反向传播神经网络用户认知代理模型的交互式遗传算法。通过构建用户评价噪声模型,形成进化个体动态模糊区间适应值,以刻画用户认知随机不确定性;在用户认知确定阶段历史评价信息基础上,构建误差反向传播神经网络代理模型,给出一种新的适应值估计策略;通过度量均方误差,实现代理模型的管理与更新。将所提方法应用于蜡染风格图案设计,并与其他典型算法对比。结果表明,该方法能够有效优化进化个体适应值质量、降低用户审美疲劳。