思易特公司_Isight_04_优化算法

北京思易特科技有限公司北京思易特科技有限公司北京思易特科技有限公司北京思易特科技有限公司大纲大纲大纲大纲大纲大纲大纲大纲�参数的概念�优化算法概述�数值优化算法�全局优化算法�多目标优化算法3!�目标：找寻最高点�设计变量：经度和纬度�约束：围栏范围内4优化概念：逐步改进的过程优化概念：逐步改进的过程优化概念：逐步改进的过程优化概念：逐步改进的过程X0S1X1X2S3G.N.VanderplaatsTHEOPTIMIZATIONPROCESSS2�在围栏设定的范围内探索搜寻的方向以接近最终目标�按照一定的方向搜寻，直至达到最高点�重复收敛5参数的概念参数的概念参数的概念参数的概念参数的概念参数的概念参数的概念参数的概念�优化问题用参数来表征�设计变量————————设计中可以改变的输入参数�约束————————设置有约束范围的输出参数�目标变量————————表征优化目标的输出参数�在整个优化过程中，每一个设计方案都是用参数来表征的�初始点的各参数值（设计变量、约束、目标变量）�最优点的各参数值（设计变量、约束、目标变量）6定义参数定义参数定义参数定义参数定义参数定义参数定义参数定义参数�数据类型�Real:Real:Real:Real:1.0,3.14159;6.7e81.0,3.14159;6.7e81.0,3.14159;6.7e81.0,3.14159;6.7e8�Integer:10,11,12,Integer:10,11,12,Integer:10,11,12,Integer:10,11,12,…………�Discrete:{copper,steel},{1.125,2.25,2.875},{2,4,8}Discrete:{copper,steel},{1.125,2.25,2.875},{2,4,8}Discrete:{copper,steel},{1.125,2.25,2.875},{2,4,8}Discrete:{copper,steel},{1.125,2.25,2.875},{2,4,8}�变量的概念�输入参数，一般为优化问题的设计变量�潜在的变量：IsightIsightIsightIsight中的参数，但是设为常值�目标的概念�优化的过程中需要最大化或最小化的性能参数�一般为输出参数，但输入参数也可设为目标变量7�约束的概念（ConstraintsConstraintsConstraintsConstraints）�设计变量的变化范围�输出参数的限值�辅助参数的概念（AuxiliaryParametersAuxiliaryParametersAuxiliaryParametersAuxiliaryParameters）�在迭代探索过程中并不是独立的参数，也不是需要考察的性能参数定义参数定义参数定义参数定义参数定义参数定义参数定义参数定义参数8已使用参数已使用参数已使用参数已使用参数已使用参数已使用参数已使用参数已使用参数�ObjectiveObjectiveObjectiveObjective�IsightIsightIsightIsight在优化过程中依此判断下一步如何迭代�FeasibilityFeasibilityFeasibilityFeasibility�通过与以前的方案相比，评价该方案的可行性�1~31~31~31~3�7~97~97~97~9�TaskProcessStatusTaskProcessStatusTaskProcessStatusTaskProcessStatus�标征SimcodeSimcodeSimcodeSimcode执行是否成功�默认0000�PenaltyPenaltyPenaltyPenalty9参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算�将设为目标变量的输出参数根据设置的权重和比例因子进行加权求和::::�用于指导优化过程：在优化的过程中需要将其不断变小�目标设置趋势为最小化的将直接加权求和�目标设置趋势为最大化的将用值的相反数来加权求和∑=iiiSFXWObjective10计算示例：计算示例：计算示例：计算示例：计算示例：计算示例：计算示例：计算示例：�最小化MassandMassandMassandMassand最大化EfficiencyEfficiencyEfficiencyEfficiency�Mass=640Mass=640Mass=640Mass=640ScaleFactor=1000ScaleFactor=1000ScaleFactor=1000ScaleFactor=1000Weight=2.0Weight=2.0Weight=2.0Weight=2.0�Efficiency=0.83Efficiency=0.83Efficiency=0.83Efficiency=0.83ScaleFactor=1.0ScaleFactor=1.0ScaleFactor=1.0ScaleFactor=1.0Weight=1.0Weight=1.0Weight=1.0Weight=1.0�Objective=Objective=Objective=Objective=ΣΣΣΣ(W(W(W(WiiiiXXXXiiii)/SF)/SF)/SF)/SFiiii=(2=(2=(2=(2****640)/1000-(1640)/1000-(1640)/1000-(1640)/1000-(1****0.83)/1.00.83)/1.00.83)/1.00.83)/1.0=0.45=0.45=0.45=0.4511参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算参数的计算�对违反约束的解计算罚值PenaltyPenaltyPenaltyPenalty�Constraints:Constraints:Constraints:Constraints:�等式约束::::(h(h(h(hkkkk(x)-Target)W(x)-Target)W(x)-Target)W(x)-Target)Wkkkk/SF/SF/SF/SFkkkk=0=0=0=0�不等式约束（下限）::::(LB-g(LB-g(LB-g(LB-gjjjj(x))W(x))W(x))W(x))Wjjjj/SF/SF/SF/SFjjjj=0=0=0=0�不等式约束（上限）::::(g(g(g(gjjjj(x)-UB)W(x)-UB)W(x)-UB)W(x)-UB)Wjjjj/SF/SF/SF/SFjjjj=0=0=0=0�ConstraintViolations:ConstraintViolations:ConstraintViolations:ConstraintViolations:�equalityconstraintviolation:equalityconstraintviolation:equalityconstraintviolation:equalityconstraintviolation:(h(h(h(hkkkk(x)-Target)W(x)-Target)W(x)-Target)W(x)-Target)Wkkkk/SF/SF/SF/SFkkkk�inequalityconstraintviolation:inequalityconstraintviolation:inequalityconstraintviolation:inequalityconstraintviolation:(LB-g(LB-g(LB-g(LB-gjjjj(x))W(x))W(x))W(x))Wjjjj/SF/SF/SF/SFjjjj�inequalityconstraintviolation:inequalityconstraintviolation:inequalityconstraintviolation:inequalityconstraintviolation:(g(g(g(gjjjj(x)-UB)W(x)-UB)W(x)-UB)W(x)-UB)Wjjjj/SF/SF/SF/SFjjjj12计算示例计算示例计算示例计算示例计算示例计算示例计算示例计算示例�PenaltyPenaltyPenaltyPenalty用于对坏点（违反约束的不可行解）设置罚值，进行惩罚。�Penalty=base+multiplierPenalty=base+multiplierPenalty=base+multiplierPenalty=base+multiplier****Σ(violation(violation(violation(violationexponentexponentexponentexponent))))�defaultvalues:base=10,multiplier=1,exponent=2defaultvalues:base=10,multiplier=1,exponent=2defaultvalues:base=10,multiplier=1,exponent=2defaultvalues:base=10,multiplier=1,exponent=2�Penalty=10+1Penalty=10+1Penalty=10+1Penalty=10+1****Σ(violation(violation(violation(violation2222))))�Stress=19,UB=16,ScaleFactor=100,Weight=2.0Stress=19,UB=16,ScaleFactor=100,Weight=2.0Stress=19,UB=16,ScaleFactor=100,Weight=2.0Stress=19,UB=16,ScaleFactor=100,Weight=2.0�Violation=(19-16)Violation=(19-16)Violation=(19-16)Violation=(19-16)****2.0/100=0.062.0/100=0.062.0/100=0.062.0/100=0.06