[发明专利]基于序列径向基函数代理模型的飞行器系统优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于序列径向基函数代理模型的飞行器系统优化设计方法，属于飞行器系统优化设计技术领域。

背景技术

当今，多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)在飞行器系统的设计中已得到广泛应用。为了提高设计结果的精度与可信度，飞行器系统多学科设计优化普遍采用高精度分析模型，例如有限元分析（Finite element analysis,FEA）模型、计算流体力学（Computational fluid dynamic,CFD）模型等，但高精度分析模型在提高分析精度和可信度的同时也带来计算耗时的问题。即便高性能计算机、并行计算、分布式计算和数据库技术迅猛发展，但在优化设计中使用高精度分析模型仍然十分耗时。

传统的飞行器系统优化设计方法在优化过程中往往需要上百次甚至上千次调用高精度分析模型，而采用代理模型代替高精度分析模型，能够缩短其设计周期，提高其设计质量。其中，径向基函数（Radial Basis Function，RBF）较好地折中了计算效率和近似精度，是最常用的代理模型方法之一。序列代理模型是在优化迭代过程中不断更新试验样本，并重新构造代理模型，直至优化收敛。序列代理模型在提高全局收敛性与优化效率方面具有较大优势，成为当前的研究热点。而如何管理序列代理模型，逐步更新采样空间，是其最为关键的技术之一。

近年来，国外许多公司为基于代理模型的优化技术的推广作出重要贡献，例如：Engineous软件公司研发iSIGHT，Vanderplaats R&D公司研发的Visual DOC，LMS国际组织研发的Optimus，Phoenix公司研发的ModelCenter和波音公司研发的Design Explorer。此外，国外研究机构、工业界和商业软件公司纷纷针对该类方法开发了高效的优化器并用于复杂工程系统的优化设计，例如波音公司的Boeing探索器，Altair公司Hyperstudy中的ARSM优化器，以及美国Sandia国家研究实验室的DAKOTA等。

为了更好的说明本发明的技术方案，下面对可能应用到的相关数学基础方法做具体介绍：

径向基函数（RBF）代理模型

径向基函数的基本形式为：

式中基函数权向系数向量βr=[(βr)1,···,(βr)ns]T]]>且β_r应满足差值条件

(f_r)_i=y_i,i=1,2,…,n_s (2)

其中，y_i为精确值，(f_r)_i为预测值。于是有

A_rβ_r=y (3)

βr=Ar-1y---(4)]]>

式中