一种基于虚拟样本生成的飞行器近似优化设计方法技术

本发明专利技术公开的一种基于虚拟样本生成的飞行器近似优化方法，属于飞行器设计中的优化设计技术领域。本发明专利技术采用RBF对高精度分析模型进行近似建模，并代替原始模型进行设计优化；通过虚拟样本生成实现RBF代理模型的有效更新与管理，提高局部搜索能力和全局探索能力，虚拟样本生成中包含LSSVM分类器训练和虚拟样本构造；在近似优化设计过程中，充分利用已有构造样本点信息，通过虚拟样本生成不断更新RBF模型，从而引导并确保优化过程快速收敛到全局最优解，降低飞行器高精度分析模型调用次数，对缓解构小样本问题、降低计算成本、提高优化效率等方面具有重要意义。本发明专利技术适用于存在高耗时分析模型的航空航天领域或相关工程优化设计领域，并解决相关工程问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟样本生成的飞行器近似优化设计方法
本专利技术涉及一种基于虚拟样本生成的飞行器近似优化设计方法，属于飞行器设计中的优化设计

技术介绍
随着计算机技术的发展，高精度分析模型在飞行器设计中得到了广泛的应用，如计算流体力学CFD模型、有限元分析FEA模型等。高精度分析模型在提高分析精度与设计可信度的同时，也增加了计算成本，比如采用CFD模型完成一次气动仿真分析往往需要数个小时。传统飞行器设计方法往往直接调用高精度分析模型实现对设计空间的探索，使得计算成本难以接受且设计效率较低，延长了飞行器的设计周期。为了降低传统飞行器设计中的计算成本，基于代理模型的设计优化策略(MBDO)在飞行器设计领域中得到了广泛应用。该方法旨在通过数学手段对原始优化问题进行近似，并代替高精度分析模型进行优化。然而，飞行器优化设计初期对高精度分析模型的采样较少(即小样本问题)，且传统MBDO策略对已有样本信息的利用方式较单一(比如用于建模和探索设计空间)，使得传统MBDO策略在飞行器设计过程中仍需要大量调用高精度分析模型实现代理模型的管理和更新，导致计算成本依旧较高，设计效率仍存在提升空间。近年来，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟样本生成的飞行器近似优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤A：确定基于虚拟样本生成的飞行器近似优化设计方法的基本参数，包括设计空间大小、初始采样的个数、简单样本点的个数、最大新增虚拟样本的个数，以及预设的收敛准则；步骤B：采用最优拉丁超方试验设计OLHD在设计空间内生成初始样本点，并计算初始样本处对应的高精度分析模型的响应值；将初始样本点和对应的响应值加入真实样本点集合中，且初始化虚拟样本点集合；步骤C：基于真实样本点集和虚拟样本点集中的样本点和对应的响应值，共同构造或更新目标函数或约束函数的RBF代理模型；步骤D：采用遗传算法GA或序列二次规划SQP对当前目标函数和约束...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟样本生成的飞行器近似优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤A：确定基于虚拟样本生成的飞行器近似优化设计方法的基本参数，包括设计空间大小、初始采样的个数、简单样本点的个数、最大新增虚拟样本的个数，以及预设的收敛准则；步骤B：采用最优拉丁超方试验设计OLHD在设计空间内生成初始样本点，并计算初始样本处对应的高精度分析模型的响应值；将初始样本点和对应的响应值加入真实样本点集合中，且初始化虚拟样本点集合；步骤C：基于真实样本点集和虚拟样本点集中的样本点和对应的响应值，共同构造或更新目标函数或约束函数的RBF代理模型；步骤D：采用遗传算法GA或序列二次规划SQP对当前目标函数和约束函数的RBF代理模型进行优化，得到当前RBF代理模型最优解；计算当前RBF代理模型最优解处的高精度分析模型真实响应值，并将当前RBF代理模型最优解和对应的响应值加入真实样本点集合中，即实现对真实样本点集合的更新；步骤E：检查收敛准则是否符合；若当前迭代结果符合收敛准则，则输出当前RBF代理模型最优解作为飞行器最终设计结果，解决飞行器设计领域相应工程问题；反之则进入步骤F；步骤F：通过虚拟样本生成，获得新增虚拟样本点，并将得到的新增虚拟样本点加入初始化后的虚拟样本点集合中，实现对虚拟样本点集合的更新，返回步骤C基于更新的虚拟样本点集合和真实样本点集合对当前RBF代理模型进行更新。2.如权利要求1所述的一种基于虚拟样本生成的飞行器近似优化设计方法，其特征在于：步骤F中虚拟样本生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙腾，唐亦帆，史人赫，武宇飞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11