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利用ANSYS进行优化设计时的几种优化算法

优化技术

理解计算机程序的算法总是很有用的，尤其是在优化设计中。在这一部分中，将提供

对下列方法的说明：零阶方法，一阶方法，随机有哪些信誉好的足球投注网站法，等步长有哪些信誉好的足球投注网站法，乘子计算法和最

优梯度法。(更多的细节参见ANSYSTheoryReference第20章。)

零阶方法

零阶方法之所以称为零阶方法是由于它只用到因变量而不用到它的偏导数。在零阶方

法中有两个重要的概念：目标函数和状态变量的逼近方法，由约束的优化问题转换为非约

束的优化问题。

逼近方法：

本方法中，程序用曲线拟合来建立目标函数和设计变量之间的关系。这是通过用几个

设计变量序列计算目标函数然后求得各数据点间最小平方实现的。该结果曲线(或平面)叫做

逼近。每次优化循环生成一个新的数据点，目标函数就完成一次更新。实际上是逼近被求

解最小值而并非目标函数。

状态变量也是同样处理的。每个状态变量都生成一个逼近并在每次循环后更新。

用户可以控制优化近似的逼近曲线。可以指定线性拟合，平方拟合或平方差拟合。缺

省情况下，用平方差拟合目标函数，用平方拟合状态变量。用下列方法实现该控制功能：

Command:OPEQN

GUI:MainMenuDesignOptMethod/Tool

OPEQN同样可以控制设计数据点在形成逼近时如何加权;见ANSYSTheoryReferenc

e。

转换为非约束问题

状态变量和设计变量的数值范围约束了设计，优化问题就成为约束的优化问题。ANS

YS程序将其转化为非约束问题，因为后者的最小化方法比前者更有效率。转换是通过对目

标函数逼近加罚函数的方法计入所加约束的。

有哪些信誉好的足球投注网站非约束目标函数的逼近是在每次迭代中用SequentialUnconstrainedMinimization

Technique(SUMT)实现的。

收敛检查

在每次循环结束时都要进行收敛检查。当当前的，前面的或最佳设计是合理的而且满

足下列条件之一时，问题就是收敛的：

#61548;目标函数值由最佳合理设计到当前设计的变化应小于目标函数允差。

#61548;最后两个设计之间的差值应小于目标函数允差。

#61548;从当前设计到最佳合理设计所有设计变量的变化值应小于各自的允差。

#61548;最后两个设计所有设计变量的变化值应小于各自的允差。

用下列方法指定目标函数和设计变量允差：

Command:OPVAR

GUI:MainMenuDesignOptDesignVariables

MainMenuDesignOptObjective

收敛并不代表实际的最小值已经得到了，只说明以上四个准则之一满足了。因此，用

户必须确定当前设计优化的结果是否足够。如果不足的话，就要另外做附加的优化分析。

有时候求解过程会在收敛前终止，这是因为发生下列情况之一：

#61548;指定的循环次数达到了。

#61548;连续的不合理设计达到了指定的值(OPSUBP命令的NINFS域)。缺省值为7。

零阶方法的特殊问题

由于目标函数和状态变量都是使用逼近的，因此优化设计和逼近数值具有同样的精确

度。下面给出了一些得到较好的逼近的建议。

#61548;对于零阶方法，优化处理器开始通过随机有哪些信誉好的足球投注网站建立状态变量和目标函数的

逼近。由于是随机有哪些信誉好的足球投注网站，收敛的速度可能很慢。用户有时可以通过给出多个合理的起始设

计来加速收敛。只简单的运行一系列的随机有哪些信誉好的足球投注网站并删除所有不合理的设计。用下列方法之

一运行随机有哪些信誉好的足球投注网站：

Command:OPTYPE,RAND

GUI:MainMenuDesignOptmethod/Tool

用下列方法删除所有不合理设计：

Command:OPSEL

GUI:MainMenuDesignOptSelect/Delete

也可以运行多次单独的循环，并在每次运行前指定新的设计变量序列来生成起始设计

序列。用下列方法：

Command:OPTYPE,RUN

GUI:MainMenuDesignOpt