工程数值优化方法研究进展

回顾与分析了工程数值优化方法研究的发展历程 ,着重介绍与讨论了优化问题的几种数学列式、近似问题的保真度与近似函数 ,以及复杂优化问题的求解策略等。指出优化问题的对偶列式变式 DFOP-V2与高精度多点近似函数和二级近似概念结合而产生的数值优化解法 ,具有通用性 ,高的计算效率 。

数值优化方法研究型教学改革探索

研究型教学有助于突出学生的学习主导地位,培养实用型创新型人才。数值优化方法课程实用性强,适合开展研究型教学。文章探讨了充分利用现代多媒体、网络等技术并结合专业软件开展数值优化方法课程教学模式,同时通过组织与引导学生有效开展课程论文撰写、课堂研讨等活动,激发学生的自主学习热情,加深学生对课程学习内容的理解与掌握,提升学生解决课程相关实际问题的能力与创新学习能力。

基于MATLAB语言的变截面无铰拱拱轴线数值优化方法

文章以某无支架施工的空腹式变截面特大跨无铰拱为背景,利用MATLAB对拱圈考虑架设过程后的有限元内力计算结果进行分析,并采用三次样条差值函数优化模型对内力结果进行迭代后拟合出最优拱轴线。在拱轴线形优化过程中架设过程对成桥内力的影响最大为8.8%,影响最大的控制截面约在1/8跨径位置;优化后的拱轴线使节点最大压力线偏离量减小了27.8%,且拱轴线与压力线正负偏离值更接近,这样有利于控制截面上下缘对称布筋,提高了经济效益。

从数值最优化方法到学习最优化方法

传统最优化问题的求解方法主要是以梯度法为基础的数值最优化方法,它是解析与数值计算相结合的迭代求解方法,是一种基于固定模式的最优化方法.算法的迭代过程实质上是对迭代点进行非线性变换的过程,该非线性变换是通过一系列方向和步长来实现.对于最优化问题的每一个实例,都需要从头到尾执行整个算法,计算复杂度是固定的.一旦算法被程序实现,算法的效率(计算精度和复杂度)就被固定.人工智能解决问题的方法都具有学习功能.随着人工智能,特别是深度学习的兴起,学习类方法在一些领域取得了巨大的成功,如图像识别(特别是人脸识别、车牌识别、手写字符识别等)、网络攻击防范、自然语言处理、自动驾驶、金融、医疗等.本文从新的视角研究传统的数值最优化方法和智能优化方法,分析其特点,由此引出学习最优化方法,并对它们进行了对比,提出了学习最优化方法的设计思路.最后,以组合最优化为例,对该类方法的设计原理进行阐述.

压气机/风扇叶片自动优化设计的研究现状和关键技术

着重介绍和分析了近年来快速发展的压气机叶片自动优化设计方法现状、应用特点以及关键技术。通过分析指出:自动优化设计方法设计效率高,适用于高气动性能指标压气机/风扇设计;为缩短优化时间和提高搜索效率,优化算法应首选并行遗传算法;今后在叶片参数化方法、加速流场计算方法以及提高遗传算法的搜索效率方面需进行进一步研究。

关于汽车用铝合金吸能盒结构优化设计分析

汽车重量是汽车消耗能源的重要因素,为了减小汽车的耗能对其进行减重成为重要的研究课题。铝合金是汽车材料的重要组成部分,对其减重性能分析具有重要意义。基于近似模型计算和数值优化方法,对其进行碰撞仿真分析,进而确定其相关的参数,在此基础上进行不同截面形状的对比分析研究得到最优的截面形状。最后通过实验,验证了其方法的有效性、科学性,能够为进一步进行铝合金吸能盒的减重研究提供参考。

差分进化算法及其在固结系数计算中的应用

固结试验确定固结系数常采用时间平方根法和时间对数法,这两种方法均为作图法,其缺点是在绘图时易掺杂人为因素的影响,因而应用繁杂且误差较大。从一维固结理论出发,结合最小二乘原理把固结系数计算问题转化为非线性优化问题,再利用改进的差分进化算法对试验数据进行拟合计算,直接求出固结系数及固结的初值和终值。算例结果表明:差分进化算法可消除传统固结系数确定方法中人为因素影响,有效地减少了误差;差分进化算法收敛速度快,计算精度高,是一种通用、可靠的新算法,也可推广应用于其它岩土工程非线性优化领域。

火星固体上升器最优推力条件及制导方法

两级固体上升器是大型火星样本回收计划中的重要组成部分,针对固体火星上升器在样品返回任务中的最优动力设计与耗尽关机多约束制导问题开展研究,提出了一种解析-数值融合的入轨段优化方法,最优解析方法为固体动力的优化设计提供理论依据,数值优化方法在理论最优解邻近进一步解决实际飞行中面临的耗尽关机制导问题。首先,为了分析与优化固体上升器最大载荷质量下的动力参数,基于庞特里亚金极大值原理构建了推力矢量方向的最优控制问题,推导出最优动力参数的新的必要条件来消去协态乘子矢量,进而获得了最优控制量的解析表达式。然后,针对上升器在实际飞行条件下面临的参数偏差及不确定性干扰,提出了一种融合最优解析解序列的二次型数值优化方法,该方法通过高效反向递归敏感度矩阵在线快速迭代计算出飞行指令,控制火星上升器在耗尽关机方式下高精度进入预定目标轨道。最后,推力矢量方向的最优解析表达式,通过与GPOPS优化方法的对比与分析,验证了在必要条件下的最优性与正确性,并给出了火星上升器的最优动力方案。数值仿真结果表明:在配置的参数偏差及不确定性干扰下,火星上升器采用所提的解析-数值融合优化方法,能够在耗尽关机方式下实现高精度入轨任务,具有一定的理论意义和工程应用价值。