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王超, 高正红, 张伟, 等. 自适应设计空间扩展的高效代理模型气动优化设计方法 [J]. 航空学报, 2018, 39(7): 121745.DOI:10.7527/S1000-6893.2018.21745 [本文引用: 1] 对基于Kriging模型气动优化的加点方法和设计空间的构建问题进行了研究。首先,针对高效全局优化（EGO）方法收敛缓慢的问题,提出了一种混合加点方法,该方法通过引入期望提高（EI）阈值控制EI和最小预测值（MP）加点准则,利用先全局再局部的优化思想,提高了EGO方法在确定设计空间内的收敛性。其次,针对设计空间的构建问题,对比了扩大设计变量范围和多轮优化两种不同的设计空间构建方法,分析了设计变量范围对设计空间大小和样本密度的影响,进而提出了自适应设计空间扩展的代理模型优化方法。相对于传统固定设计空间的方法,自适应设计空间扩展的方法在动态的设计空间中进行优化搜索,只在有潜力的维度扩展设计变量范围,通过构建自适应设计空间,实现了样本的高效配置。最后,通过ADODG标准翼型优化算例证实,自适应设计空间优化方法可以大幅提高气动优化设计效率。 WANG Chao, GAO Zhenghong, ZHANG Wei. et al.Efficient surrogate-based aerodynamic design optimization method with adaptive design space expansion [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2018, 39(7): 121745.DOI:10.7527/S1000-6893.2018.21745 [本文引用: 1] The infill criterion and design space construction in Kriging-based aerodynamic shape optimization are studied in this paper. A hybrid infill method is proposed, which combines the Expected Improvement (EI) criterion and the Minimum Prediction (MP) criterion using an EI threshold. Global exploration is first implemented by the IE criterion, and local exploitation is then implemented by the MP criterion. Consequently, the convergence rate of Efficient Global Optimization (EGO) is accelerated in a certain design space. To find the global optimum in aerodynamic shape optimization, expansion of the design variable range and multi-round method are employed. Influence of the variable range on the size of design space and density of samples are discussed. To improve the efficiency of samples, an adaptive design space expansion method is proposed. In this method, the design space is dynamic and the range of design variable is expanded in potential dimensions. Accordingly, the samples are allocated efficiently through adaptive expansion of design space boundaries. ADODG airfoil optimization cases show that the adaptive design space expansion method has remarkable superiority over the conventional fixed design space method. 万德成, 缪爱琴, 赵敏.基于水动力性能优化的船型设计研究进展 [J]. 水动力学研究与进展, 2019, 34(6): 693-712.[本文引用: 1] WAN Decheng, MIAO Aiqin, ZHAO Min. Research progress in ship design based on optimization of hydrodynamic performances [J]. Chinese Journal of Hydrodynamics, 2019, 34(6): 693-712.[本文引用: 1] LIU H T, XU S L, MA Y, et al. An adaptive Bayesian sequential sampling approach for global metamodeling [J]. Journal of Mechanical Design, 2016, 138(1): 011404.DOI:10.1115/1.4031905 URL [本文引用: 1] LIU H T, ONG Y S, CAI J F. A survey of adaptive sampling for global metamodeling in support of simulation-based complex engineering design [J]. Structural and Multidiplinary Optimization, 2018, 57(1): 393-416.[本文引用: 1] SHANNON C E. A mathematical theory of communication [J]. The Bell system technical journal, 1948, 27(3): 379-423.DOI:10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x URL [本文引用: 1] LINDLEY D V. On a measure of the information provided by an experiment [J]. The Annals of Mathematical Statistics, 1956, 27(4): 986-1005.DOI:10.1214/aoms/1177728069 URL [本文引用: 1] SHEWRY M C, WYNN H P. Maximum entropy sampling [J]. Journal of Applied Statistics, 1987, 14(2): 165-170.DOI:10.1080/02664768700000020 URL [本文引用: 1] FANG K T. The uniform design: Application of number-theoretic methods in experimental design [J]. Acta Mathematicae Applicatae Sinica, 1980, 3: 363-372.
FANG K T, LIU M Q, QIN H, et al. Theory and application of uniform experimental designs[M]. Singapore: Springer Singapore, 2018.
CHANG H C, ZHAN C S, LIU Z Y, et al. Dynamic sampling method for ship resistance performance optimisation based on approximated model [J]. Ships and Offshore Structures, 2021, 16(4): 386-396.DOI:10.1080/17445302.2020.1730090 URL 冯佰威, 冯梅, 常海超, 等. 基于径向基插值的曲面变形方法在船型多目标优化中的应用 [J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(2): 128-136.[本文引用: 1] FENG Baiwei, FENG Mei, CHANG Haichao, et al. Application of surface deformation method based on radial basis interpolation in multi-objective optimization of ship hull [J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2019, 47(2): 128-136.[本文引用: 1] 自适应设计空间扩展的高效代理模型气动优化设计方法 1 2018 ... 在实际工程优化的应用中,为了提高近似模型构建的效率以及精度,通常采用基于自适应采样的动态近似模型方法.王超等[1]在气动优化设计的高效全局优化(Efficient Global Optimization, EGO)中同时引入期望提高(Expected Improvement, EI)和最小预测值(Minimum Prediction, MP)加点准则,以提高近似模型在设计空间内的收敛性.万德成等[2]在船型优化领域采用基于Sobol序列的采样方法,在原有样本点基础上序列增选新样本,并且能够保证新样本集的“正交性”与“均匀性”.Liu等[3]对基于贝叶斯信息的最大熵自适应采样方法进行了详细的研究,用于全局近似模型的构建.此外,冯佰威等[4]对近年来基于仿真的工程优化设计的全局近似模型应用及自适应采样方面做了较为全面的分类及分析. ... 自适应设计空间扩展的高效代理模型气动优化设计方法 1 2018 ... 在实际工程优化的应用中,为了提高近似模型构建的效率以及精度,通常采用基于自适应采样的动态近似模型方法.王超等[1]在气动优化设计的高效全局优化(Efficient Global Optimization, EGO)中同时引入期望提高(Expected Improvement, EI)和最小预测值(Minimum Prediction, MP)加点准则,以提高近似模型在设计空间内的收敛性.万德成等[2]在船型优化领域采用基于Sobol序列的采样方法,在原有样本点基础上序列增选新样本,并且能够保证新样本集的“正交性”与“均匀性”.Liu等[3]对基于贝叶斯信息的最大熵自适应采样方法进行了详细的研究,用于全局近似模型的构建.此外,冯佰威等[4]对近年来基于仿真的工程优化设计的全局近似模型应用及自适应采样方面做了较为全面的分类及分析. ... 基于水动力性能优化的船型设计研究进展 1 2019 ... 在实际工程优化的应用中,为了提高近似模型构建的效率以及精度,通常采用基于自适应采样的动态近似模型方法.王超等[1]在气动优化设计的高效全局优化(Efficient Global Optimization, EGO)中同时引入期望提高(Expected Improvement, EI)和最小预测值(Minimum Prediction, MP)加点准则,以提高近似模型在设计空间内的收敛性.万德成等[2]在船型优化领域采用基于Sobol序列的采样方法,在原有样本点基础上序列增选新样本,并且能够保证新样本集的“正交性”与“均匀性”.Liu等[3]对基于贝叶斯信息的最大熵自适应采样方法进行了详细的研究,用于全局近似模型的构建.此外,冯佰威等[4]对近年来基于仿真的工程优化设计的全局近似模型应用及自适应采样方面做了较为全面的分类及分析. ... 基于水动力性能优化的船型设计研究进展 1 2019 ... 在实际工程优化的应用中,为了提高近似模型构建的效率以及精度,通常采用基于自适应采样的动态近似模型方法.王超等[1]在气动优化设计的高效全局优化(Efficient Global Optimization, EGO)中同时引入期望提高(Expected Improvement, EI)和最小预测值(Minimum Prediction, MP)加点准则,以提高近似模型在设计空间内的收敛性.万德成等[2]在船型优化领域采用基于Sobol序列的采样方法,在原有样本点基础上序列增选新样本,并且能够保证新样本集的“正交性”与“均匀性”.Liu等[3]对基于贝叶斯信息的最大熵自适应采样方法进行了详细的研究,用于全局近似模型的构建.此外,冯佰威等[4]对近年来基于仿真的工程优化设计的全局近似模型应用及自适应采样方面做了较为全面的分类及分析. ... An adaptive Bayesian sequential sampling approach for global metamodeling 1 2016 ... 在实际工程优化的应用中,为了提高近似模型构建的效率以及精度,通常采用基于自适应采样的动态近似模型方法.王超等[1]在气动优化设计的高效全局优化(Efficient Global Optimization, EGO)中同时引入期望提高(Expected Improvement, EI)和最小预测值(Minimum Prediction, MP)加点准则,以提高近似模型在设计空间内的收敛性.万德成等[2]在船型优化领域采用基于Sobol序列的采样方法,在原有样本点基础上序列增选新样本,并且能够保证新样本集的“正交性”与“均匀性”.Liu等[3]对基于贝叶斯信息的最大熵自适应采样方法进行了详细的研究,用于全局近似模型的构建.此外,冯佰威等[4]对近年来基于仿真的工程优化设计的全局近似模型应用及自适应采样方面做了较为全面的分类及分析. ... A survey of adaptive sampling for global metamodeling in support of simulation-based complex engineering design 1 2018 ... 在实际工程优化的应用中,为了提高近似模型构建的效率以及精度,通常采用基于自适应采样的动态近似模型方法.王超等[1]在气动优化设计的高效全局优化(Efficient Global Optimization, EGO)中同时引入期望提高(Expected Improvement, EI)和最小预测值(Minimum Prediction, MP)加点准则,以提高近似模型在设计空间内的收敛性.万德成等[2]在船型优化领域采用基于Sobol序列的采样方法,在原有样本点基础上序列增选新样本,并且能够保证新样本集的“正交性”与“均匀性”.Liu等[3]对基于贝叶斯信息的最大熵自适应采样方法进行了详细的研究,用于全局近似模型的构建.此外,冯佰威等[4]对近年来基于仿真的工程优化设计的全局近似模型应用及自适应采样方面做了较为全面的分类及分析. ... A mathematical theory of communication 1 1948 ... 熵的概念最初是起源于热力学领域,主要用于描述物理体系的混乱程度. Shannon[5]将熵的概念延伸至信息论领域,用于解决信息量化的问题.基于Shannon熵概念的最大熵原理在各领域中广泛的应用.对于离散随机变量x而言,信息熵H(x)被定义为 ... On a measure of the information provided by an experiment 1 1956 ... Lindley[6]将Shannon熵概念解释为通过贝叶斯理论中观察所获得的信息参数.在贝叶斯框架下,Shewry[7]将高斯过程中的熵进行简化.因此,根据最大熵原理,增选的新样本点xnew构成的新样本集Dnew需要满足下式: ... Maximum entropy sampling 1 1987 ... Lindley[6]将Shannon熵概念解释为通过贝叶斯理论中观察所获得的信息参数.在贝叶斯框架下,Shewry[7]将高斯过程中的熵进行简化.因此,根据最大熵原理,增选的新样本点xnew构成的新样本集Dnew需要满足下式: ... The uniform design: Application of number-theoretic methods in experimental design 0 1980 0 2018 Dynamic sampling method for ship resistance performance optimisation based on approximated model 0 2021 基于径向基插值的曲面变形方法在船型多目标优化中的应用 1 2019 ... 本研究基于团队自主研发的船舶水动力性能多学科优化平台(SHIPMDO-WUT),利用径向基插值的船体曲面变形方法以船体曲面上点的坐标为设计变量,只需选择较少的设计变量就能生成光顺的船体型线并实现局部的几何约束以及船体曲面变形[11].本次优化根据经验分别在S60船模首部及尾部各选择4个可变点,共计8个可变点作为设计变量,使用基于径向基插值的船体曲面变形方法进行新船型的变化与生成,图6所示为各可变点Y1~Y8在船体上的分布情况.所有变量均只沿船宽方向发生变化,变量Y1~Y8初始值及取值范围如表3所示. ... 基于径向基插值的曲面变形方法在船型多目标优化中的应用 1 2019 ... 本研究基于团队自主研发的船舶水动力性能多学科优化平台(SHIPMDO-WUT),利用径向基插值的船体曲面变形方法以船体曲面上点的坐标为设计变量,只需选择较少的设计变量就能生成光顺的船体型线并实现局部的几何约束以及船体曲面变形[11].本次优化根据经验分别在S60船模首部及尾部各选择4个可变点,共计8个可变点作为设计变量,使用基于径向基插值的船体曲面变形方法进行新船型的变化与生成,图6所示为各可变点Y1~Y8在船体上的分布情况.所有变量均只沿船宽方向发生变化,变量Y1~Y8初始值及取值范围如表3所示. ... |
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