The invention discloses a multi-constraint robust optimization design method for mechanical structure performance based on interval constraint three-dimensional vector violation. The method includes the following steps: using interval numbers to represent uncertainties, a multi-constrained robust optimal design model of mechanical structure performance is established, and the left and right bounds of mechanical structure performance indexes are computed based on the approximate prediction model in the inner layer of double-layer nested genetic algorithm. In the outer layer of double-layer nested genetic algorithm, the feasibility of design vectors is judged based on the interval constrained three-dimensional violation vectors, and the design vectors are sorted based on the normalized global distance, so that the multi-constrained robust optimal design model of mechanical structure performance is solved and the robust optimal solution of mechanical structure performance is obtained. . This method can guarantee the high robustness level of constraint performance, and does not need to introduce artificial parameters such as weighting factor and regularization factor to make the optimization results more objective.
【技术实现步骤摘要】
一种基于区间约束三维违反矢量的机械结构性能稳健优化设计方法
本专利技术属于机械结构优化设计领域,涉及一种基于区间约束三维违反矢量的机械结构性能稳健优化设计方法。
技术介绍
目前,国内外学者在利用区间数表示不确定性的机械结构非概率稳健性优化设计研究中,主要采用间接方法来求解所构建的区间稳健设计模型,通过引入区间可能度的概念,将区间模型转化为确定性模型处理。但是,由区间长度及其相对位置信息计算而得的区间可能度只是一个具体数值,无法充分体现原优化模型中区间约束的不确定性信息。间接方法在模型转换过程中,往往利用加权因子将优化模型中结构目标性能指标的区间中值和长度作整体处理;为防止大数吃小数的情况发生,在对区间中值和长度进行加权处理之前,还需引入正则化因子使两者达到同一数量级。加权因子、正则化因子的取值均存在较大主观性,而这些模型转换参数的不同取值均会导致优化结果存在不确定性。为了改善间接求解方法的缺陷,根据Hu和Wang于2006年在《JournalofIndustrialandManagementOptimization》上发表的论文“Anovelapproachinuncertainprograming.I:Newarithmeticandorderrelationforintervalnumbers”中区间序关系,Cheng和Liu于2017年在《ComputersandStructures》上发表的论文“Robustoptimizationofuncertainstructuresbasedonnormalizedviolationdegreeofinte ...
【技术保护点】
1.一种基于区间约束三维违反矢量的机械结构性能稳健优化设计方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:1)根据机械结构性能多约束稳健优化设计要求,确定不确定向量和设计向量的取值范围,以具有望小特性的机械结构性能指标的区间中值和长度为目标函数,将具有最大值限定的机械结构多性能指标描述为区间约束函数,建立机械结构性能多约束稳健性优化设计模型;2)在由设计向量和不确定向量确定的设计空间内进行采样,获取各样本点所对应设计向量的机械结构性能指标,构建结构性能指标的近似预测模型;3)利用双层嵌套遗传算法获得步骤1)建立的机械结构性能多约束稳健性优化设计模型的最优解,即为适应度最大的设计向量;具体包括以下子步骤:3.1)双层嵌套遗传算法初始化设置,生成初始种群;3.2)在遗传算法内层,根据构建的近似预测模型计算得到当前种群个体的目标和约束性能左右边界值,并计算整体区间约束三维违反矢量v(x),v(x)是设计向量每个约束所对应的区间约束三维违反矢量vi(x)的和,vi(x)表示为:vi(x)=(v1i(x),v2i(x),v3i(x))
【技术特征摘要】
1.一种基于区间约束三维违反矢量的机械结构性能稳健优化设计方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:1)根据机械结构性能多约束稳健优化设计要求,确定不确定向量和设计向量的取值范围,以具有望小特性的机械结构性能指标的区间中值和长度为目标函数,将具有最大值限定的机械结构多性能指标描述为区间约束函数,建立机械结构性能多约束稳健性优化设计模型;2)在由设计向量和不确定向量确定的设计空间内进行采样,获取各样本点所对应设计向量的机械结构性能指标,构建结构性能指标的近似预测模型;3)利用双层嵌套遗传算法获得步骤1)建立的机械结构性能多约束稳健性优化设计模型的最优解,即为适应度最大的设计向量;具体包括以下子步骤:3.1)双层嵌套遗传算法初始化设置,生成初始种群;3.2)在遗传算法内层,根据构建的近似预测模型计算得到当前种群个体的目标和约束性能左右边界值,并计算整体区间约束三维违反矢量v(x),v(x)是设计向量每个约束所对应的区间约束三维违反矢量vi(x)的和,vi(x)表示为:vi(x)=(v1i(x),v2i(x),v3i(x))其中v1i(x),v2i(x),v3i(x)为vi(x)的三个分量,和分别是第i个约束性能指标的区间左右界,和分别是给定的区间左右界;3.3)在遗传算法外层,将设计向量区分为可行解和不可行解,|v(x)|=0的设计向量为可行解,|v(x)|>0的设计向量为不可行解,并计算可行解的归一化整体距离D(x):其中fC(x)和fW(x)分别是当代种群中可行解的结构目标性能指标的区间中值和长度;和分别为当代种群中所有可行解目标性能区间中值的最小值和最大值;和分别为当代种群中所有可行解目标性能区间长度的最小值和最大值;3.4)对可行解利用D(x)排序,对不可行解利用|v(x)|排序,可行解优于不可...
【专利技术属性】
技术研发人员:程锦,周振栋,刘振宇,谭建荣,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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