【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机仿真及工程优化计算，具体涉及一种基于kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法。
技术介绍
1、汽车碰撞安全性设计优化在汽车制造业、物流运输等行业具有重要的意义，有效的碰撞安全性设计可以在碰撞发生时提高车辆的结构完整性，更重要的是在发生碰撞时确保乘员的安全。车辆碰撞过程涉及到大变形、摩擦接触和动力学等一系列高度非线性的力学问题。随着高速计算机的出现，先进的数值技术已经发展到模拟冲击过程，并在很大程度上帮助缩短交货时间。然而，在实际应用中，其往往需要进行成千上万次的仿真调用.例如2001年福特某型汽车进行一次有限元整车模拟需要耗费36～120小时；沃尔沃d5柴油发动机对3个目标函数、5个设计变量参数优化时，一次仿真大约需要40小时，若采用遗传算法需进行2万次仿真分析，整个优化过程就需要91年。
2、为了解决这一问题，设计者需要在有限的功能评价下最大化最优帕累托前沿的质量。由于时间和成本的考虑，昂贵的多目标黑盒优化问题通常只允许有限的功能评估。然而，传统的进化算法通常需要进行大量的样本评估，这给解决上述昂贵的优化问题带来了挑战。
3、基于概率代理模型的高效贝叶斯优化算法因其显著减少了算法的耗时而受到人们的欢迎。多目标贝叶斯优化依赖于有效的填充准则来探索解空间并平衡勘探与开发。早期多目标贝叶斯优化算法通过顺序搜索来定义填充准则，可以有效地解决代价昂贵的多目标黑箱问题，但是传统的串行计算方式不能充分利用丰富的计算机资源。并行评估多个目标是减少优化时间的常用技术。因此，采用批量填充准则的
4、针对代价昂贵的多目标优化问题，在贝叶斯优化框架下提出了一种与并行计算相匹配的预测改进聚合调整准则。该方法采用基于预测改进聚合调整的获取函数，有效地选择批量输入进行评估，通过整合设计空间中的切比雪夫聚合函数和距离影响函数实现了多目标聚合与批量填充点之间距离调整，提高了全局探索和局部搜索能力，能够实现多目标情形下kriging代理模型的高效构建及自适应调整，同时由于不需要积分计算而具有较低的计算复杂度，从而可以加快优化收敛都并减少仿真成本，快速找到高质量的帕累托集解。同时，与目前依赖kriging模型预测不确定性的批量填充准则相比，所提出的仅需要预测信息的piaa准则在昂贵的多目标优化中具有更持久的竞争潜力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种基于kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，以解决汽车碰撞安全性设计中存在的昂贵仿真耗时问题及计算资源利用率低问题。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，包括如下步骤：
3、步骤1，采用最大最小拉定超立方抽样方法，对车辆前部五个加强构件包括托架导轨、内外轨、前纵梁加强结构、左右裙板、前托架横梁的厚度，进行初始试验设计，获得厚度尺寸的初始参数样本；
4、步骤2，以最小化整车质量、发生100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值和发生40％正面碰撞时脚踏板侵入量为优化目标，构建汽车碰撞安全性设计优化模型，进行汽车碰撞仿真，得到初始参数样本对应的优化目标响应值，建立ds数据库；
5、步骤3，依据ds数据库构建优化目标的kriging代理模型，包括整车质量、100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值和40％正面碰撞脚踏板侵入量，获取目标的预测响应均值；
6、步骤4，依据ds数据库和预测响应均值构建预测改进聚合填充准则函数，获取批量填充试验样本点，利用计算机仿真软件对新试验样本点进行仿真计算，得到目标响应值，更新ds数据库。
7、步骤5、循环迭代步骤3-4更新ds数据库，直至达到最大迭代次数或设定的指标的阈值，据此得到最优目标值集合和对应的最佳设计参数组合。
8、进一步的，步骤2，以最小化整车质量、发生100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值和发生40％正面碰撞脚踏板侵入量为优化目标，构建汽车碰撞安全性设计优化模型，进行汽车碰撞仿真，得到厚度尺寸初始参数样本对应的目标响应值，建立ds数据库，具体方法为：
9、步骤2.1，以整车质量、100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值和40％正面碰撞脚踏板侵入量最低为优化目标，构建汽车碰撞安全性设计优化模型，表示为：
10、min f(x)＝{f1(x),f2(x),f3(x)}
11、s.t. xi∈[1,3],i∈{1,2,...,5}
12、其中，f1(x)表示整车质量，f2(x)表示100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值，f3(x)表示40％正面碰撞脚踏板侵入量；x＝(x1,x2,x3,x4,x5)t表示设计变量，对应车辆前部五个加强构件的厚度尺寸，单位为毫米；
13、步骤2.2，采用有限元仿真软件进行汽车碰撞仿真实验，先利用catia软件对车辆进行三维建模，并利用hypermesh前处理软件进行网格划分，然后在有限元仿真软件中进行分析，来获得整车质量，100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值，40％正面碰撞脚踏板侵入量响应值集合{f1(x),f2(x),f3(x)}，建立ds数据库。
14、进一步的，步骤3，构建优化目标的kriging代理模型，包括整车质量、100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值和40％正面碰撞脚踏板侵入量的kriging代理模型，具体为：
15、
16、
17、
18、其中，表示整车质量目标响应的预测均值；是kriging代理模型待定趋势项系数μ1的估计值；f1(x)＝[f1(x1),f1(x2),...,f1(x5)]为整车质量的目标响应向量；
19、表示100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值目标响应的预测均值；是kriging代理模型待定趋势项系数μ2的估计值；f2(x)＝[f2(x1),f2(x2),...,f2(x5)]为100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值的目标响应向量；
20、表示40％正面碰撞脚踏板侵入量目标响应的预测均值；是kriging代理模型待定趋势项系数μ3的估计值；f3(x)＝[f3(x1),f3(x2),...,f3(x5)]为40％正面碰撞脚踏板侵入量的目标响应向量；
21、1表示元素为1的单位向量；r(x,xm)＝r(x,xm|θ)为选取的kriging核函数，x和xm为任意两个试验点，θ＝[θ1,θ2,θ3,θ4,θ5]t为核函数超参数；r(x)＝[r(x,x1),r(x,x2),…,r(x,xm)]t表示由回本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于Kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求2所述的基于Kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，其特征在于，步骤2，以最小化整车质量、发生100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的B柱目标加速度积分值和发生40％正面碰撞脚踏板侵入量为优化目标，构建汽车碰撞安全性设计优化模型，进行汽车碰撞仿真，得到厚度尺寸初始参数样本对应的目标响应值，建立DS数据库，具体方法为：
3.根据权利要求3所述的基于Kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，其特征在于，步骤3，构建优化目标的Kriging代理模型，包括整车质量、100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的B柱目标加速度积分值和40％正面碰撞脚踏板侵入量的Kriging代理模型，具体为：
4.根据权利要求3所述的基于Kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，其特征在于，步骤4，依据DS数据库和预测响应均值构建预测改进聚合填充准则函数，获取批量填充试验样本点，利用计算机仿真软件对新试验样本点进行仿真计算，得
5.一种预测改进聚合调整填充准则作用下的汽车碰撞安全性设计代理优化系统，其特征在于，基于权利要求1-4任一项所述的预测改进聚合调整填充准则作用下的汽车碰撞安全性设计代理优化方法，实现汽车碰撞安全性代理优化设计。
6.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，基于权利要求1-4任一项所述的预测改进聚合调整填充准则作用下的汽车碰撞安全性设计代理优化方法，实现汽车碰撞安全性优化设计。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，基于权利要求1-4任一项所述的预测改进聚合调整填充准则作用下的汽车碰撞安全性设计代理优化方法，实现汽车碰撞安全性优化设计。
...【技术特征摘要】
1.一种基于kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求2所述的基于kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，其特征在于，步骤2，以最小化整车质量、发生100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值和发生40％正面碰撞脚踏板侵入量为优化目标，构建汽车碰撞安全性设计优化模型，进行汽车碰撞仿真，得到厚度尺寸初始参数样本对应的目标响应值，建立ds数据库，具体方法为：
3.根据权利要求3所述的基于kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，其特征在于，步骤3，构建优化目标的kriging代理模型，包括整车质量、100％刚性正面碰撞0.05～0.07s时段的b柱目标加速度积分值和40％正面碰撞脚踏板侵入量的kriging代理模型，具体为：
4.根据权利要求3所述的基于kriging代理模型的汽车碰撞安全性设计优化方法，其特征在于，步骤4，依...
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