一种多点优化转化为多目标优化的方法
【专利摘要】本发明公开了一种多点优化转化为多目标优化的方法，包括以下步骤：（1）基于选定的优化策略产生一组设计变量x；（2）依次按照设定的多个工况，调用求解器获得一组求解值；（3）将多点转化为多目标，对加权均值目标和加权标准差目标求解值进行处理，转化为最终的目标函数值fx；（4）判断是否满足终止条件，若满足可返回优解集；若不满足则自步骤1顺序执行，通过将多点优化转化为多目标进行优化方法，同时考察一组工况下加权平均值目标和加权标准差目标的多目标优化，能够对性能曲线或者多工况情形下进行较为可靠的设计优化，得到的方案或设计更可靠，有效提高产品性能、降低损耗。
【专利说明】
一种多点优化转化为多目标优化的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及计算机技术领域，具体是一种多点优化转化为多目标优化的方法。
【背景技术】
[0002] 生活中，很多问题都是有相互冲突和影响的多个目标组成，人们会经常遇到使用 在给定区域同时尽可能最佳的优化问题，也就是多目标优化问题，优化问题存在的优化目 标超过一个并需要同时处理时，该问题就成为多目标问题。实际中优化问题大多数是多目 标优化问题，一般情况下，多目标优化问题的各个子目标之间是矛盾的，一个子目标的改善 有可能会引起另外一个或者另外几个子目标的性能降低，也就是要同时使多个子目标一起 达到最优值是不可能的，而只能在他们中间进行协调和这种处理，使各个子目标都尽可能 地达到最优化。
[0003] 多点优化技术，亦即对某个性能曲线优化，是指对于某一组设计变量进行优化，使 得在不同的工况条件下，都能达到较为满意的效果。比如液力变矩器的性能优化问题，需要 一组设计变量，如栗、透平的叶片包角，金属角等，使得在不同转速比的条件下，使得容积系 数和转矩比都达到相对较好的效果，这样的具有实际需求的问题就是多点优化问题。
[0004] 目前通常采用加权系数将多目标转换成单目标的方法，如某特性曲线的优化：
[0006] 其中wi为加权系数。已知某设计变量f，求&1，&2，一， &11，11个不同工况下的性能参数 [(5,￡^),1 = 1,2,3,...,11(这里以最小化损失系数为例）。由于一个设计变量簇:?多工况条件下会 存在多个工况下的损失系数需要同时最小化，这种处理方法势必会牺牲掉性能曲线的裕度 信息，无法在多点性能参数的同时，拓宽变工况裕度。
[0007] 目前以多点优化转化为多目标优化的依靠程序自动化处理进行寻优的机制尚属 空白，解决这一类具有实际需求的问题变得尤为重要。
【发明内容】
[0008] 本发明的主要目的是为克服上述难点，提供一种多点优化转化为多目标优化的方 法，即将性能曲线优化问题，结合自动寻优及优化参数自适应的优化策略，进行优化获得满 足需求的优化方法，得到更可靠的方案或设计，有效提高产品性能、降低损耗。
[0009] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:一种多点优化转化为多目标优化 的方法，包括以下步骤：（1)、基于选定的优化策略产生一组设计变量X; (2)、依次按照设定 的多个工况，调用求解器获得一组求解值；（3)、将多点转化为多目标，对加权均值目标和加 权标准差目标求解值进行处理，转化为最终的目标函数值fx，其中，&=ΙΛ(?), &(幻]，所述 加权均值目标定义公式为：
[0011]所述加权标准差目标定义公式为：
[0013] 其中，Wl是不同工况下的加权系数，f(x，ai)是优化问题中不同工况下的目标函数 值，η是工况的数目；
[0014] (4)、判断是否满足终止条件，若满足可返回优解集;若不满足则自步骤（1)顺序执 行。
[0015] 上述方案中，优选的，所述求解器为用于几何建模的CAD软件，生成网格的网格生 成软件，CAE软件组合而成或者是显示函数表达式。
[0016] 上述方案中，优选的，所述cae软件是流体分析的cro软件或者热、力、电磁等其他 分析类软件。
[0017] 本发明对于具体的优化问题都有设计变量空间，在优化策略中，对于某个具体的 优化方法，它有相应的一种策略在设计变量空间中获取一组设计变量X，这个是根据具体优 化方法确定的;根据实际问题设定工况，在不同的工况下，有对应的cae(求解器)执行脚本， 具体的求解只是将设计变量引入到具体的cae(求解器)脚本中实现计算;对加权均值目标 和加权均值目标求解值进行处理，转化为实际的目标函数值fx，判断终止的条件是通过判 断计算结果是否为Frontier，且Frontier是否满足客户需求，若满足则达到终止条件，返回 的优解集就是之前计算的设计变量X及对应的fx。与现有技术相比，本发明具有如下有益 效果:通过将多点优化转化为多目标进行优化，同时考察一组工况下加权平均值目标和加 权标准差目标的多目标优化，能够对性能曲线或者多工况情形下进行较为可靠的设计优 化，得到的方案或设计更可靠，有效提高产品性能、降低损耗。
【具体实施方式】
[0018] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优 选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0019]以风扇叶片优化为例，对叶扇设计参数优化，设计变量为叶片扭度，风道半径，轮 毂比，叶片的掠度，叶片的数量，叶片的周向弯度等参数的取值范围，使得叶扇在同时满足 工况1和工况2这两种工况的条件下达到更低的噪音和更高的效率。
[0020] -种多点优化转化为多目标优化的方法，包括以下步骤：（1)、基于选定的优化策 略产生一组设计变量X，所述X代表叶片扭度，风道半径，轮毂比，叶片的掠度，叶片的数量， 叶片的周向弯度等变量在某个工况下的取值情形；（2)、依次按照设定的多个工况，调用求 解器获得一组求解值，设定两个工况，工况1条件下，基于步骤1中生成的设计变量 X1，调用 求解器并返回计算结果/(兄心);工况2的条件下，基于步骤1中生成的设计变量X2,调用求解 器并返回计算结果
[0021 ] (3)、将多点转化为多目标，对加权均值目标和加权标准差目标求解值进行处理， 转化为实际的目标函数值fX，其中，&=[&(幻，&(幻所述加权均值目标定义公式为：
[0023]所述加权均值目标定义公式为：
[0025] 其中，Wl是不同工况下的加权系数，f(x，ai)是优化问题中不同工况下的目标函数 值，η是工况的数目，汇总求解器返回的由设计变量X获得的/(?%)和的数据，然 后运用上述公式^和内计算得到目标值fx;
[0026] (4)、判断是否满足终止条件，若满足可返回优解集;若不满足则自步骤（1)顺序执 行，即终止条件为叶片扭度，风道半径，轮毂比，叶片的掠度，叶片的数量，叶片的周向弯度 等参数在两种工况下都能够达到更低的噪音和更高的效率；
[0027]所述求解器为用于几何建模的CAD软件，生成网格的网格生成软件，CAE软件组合 而成或者显示函数表达式。
[0028] 所述CAE软件可以是流体分析的CH)软件或者热、力、电磁等其他分析类软件。
[0029] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为 准。
【主权项】
1. 一种多点优化转化为多目标优化的方法，其特征在于，所述方法包括W下步骤：（1) 基于选定的优化策略产生一组设计变量X; (2) 依次按照设定的多个工况，调用求解器获得一组求解值； (3) 将多点转化为多目标，对加权均值目标和加权标准差目标求解值进行处理，转化为 最终的目标函数值fX，其中，!'x=L。(巧，巧)]，所述加权均值目标定义公式为：其中，wi是不同工况下的加权系数，f(x，ai)是优化问题中不同工况下的目标函数值，η 是工况的数目； (4) 判断是否满足终止条件，若满足可返回优解集;若不满足则自步骤1顺序执行。2. 如权利要求1所述的一种多点优化转化为多目标优化的方法，所述求解器为几何建 模的CAD软件、生成网格的网格生成软件W及CAE软件组合而成或者是显示函数表达式。3. 如权利要求2所述的一种多点优化转化为多目标优化的方法，所述CAE软件为流体分 析的CFD软件或者热、力、电磁等其他分析类软件。
【文档编号】G06F17/50GK106096086SQ201610373357
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】张明, 厉海涛, 崔树鑫
【申请人】宁波至高点工业设计有限公司