第7章 工程优化中的代理模型.pdf

车辆结构优化设计 左文杰 研究方向：结构优化设计 车身结构轻量化 专用CAE软件开发 吉林大学机械学院 信箱：zuowenjie@jlu.edu.cn 1 第7章 工程优化中的代理模型 7.1 问题的引出 7.2 试验设计(DOE) 7.2.1 全析因试验设计 7.2.2 正交试验设计 7.2.3 均匀试验设计 7.2.4 总结 7.3 代理模型 7.3.1 响应面方法 7.3.2 Kriging方法 7.3.3 人工神经网络 7.4 代理模型在优化中的应用 2 7.1 问题的引出 物理响应和某些因素有关，但是具体的关系并 不清楚，甚至是黑匣子。 所谓代理模型，是指在不太降低精度的情况下 构造的一个计算量小、计算周期短但计算结果与数 值分析或物理试验结果相近的数学模型来“代理”原 来比较复杂的问题. 代理模型包含试验设计与近似方法两部分内容。 3 7.2 试验设计(DOE)  构造代理模型的逼近精度很大程度上取决于试验点在设计 空间中的位置分布  因此试验点的选择应当遵从一定的准则，以便只取较少的 点就能达到较高的精度，这就是试验设计（DOE）学科所讨论 的内容。  20世纪初由英国统计学家费歇尔首先提出。 试验设计方法决定了如何合理安排试验，决定了代理模型 的取样策略，决定了构造代理模型所需样本点的个数和这些 点的空间分布情况。 4 7.2 试验设计(DOE) 试验设计基本概念： 表7-2 例7.1的因素与水平数 因素 反应温度(OC) 反应时间（min）加碱量（kg） 水平 A B C 1 75 60 25 2 85 120 35 3 95 180 50 5 7.2 试验设计(DOE) 通常的取样方法：  全析因试验设计  部分析因试验设计  正交试验设计  均匀试验设计  蒙特卡洛方法  拉丁超立方取样  D-最优设计 6 7.2 试验设计(DOE) 7.2.1 全析因试验设计 7 7.2 试验设计(DOE) 7.2.2 正交试验设计 日本著名的统计学家田口玄一将正交试验