[发明专利]一种复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统，属于软件技术领域。

背景技术

复杂工程系统设计(如飞行器设计)，要涉及到多个不同的学科(分系统)，且学科(分系统)间存在较为复杂的耦合关系。对每个学科(分系统)分别进行优化设计很难得到系统整体的最优解。在传统的设计方法里，想要获得总体系统的最优解，设计中只能靠经验、分析和试验，设计效率低，而且各学科(分系统)之间必须不断协调折中才能从各学科(分系统)相对的最优解中折中得到全局的最优解。因此设计效率低，各个系统之间要依靠设计报告和数据文件的方式进行协调，不但耗费大量时间及人力，而且还容易出错。

在复杂工程系统设计，应用多学科设计优化方法(multidisciplinary design optimization(MDO))可以克服传统设计方法效率低、周期长、易出错、得不到最优解等缺点，充分利用了各个学科(分系统)之间的相互作用所产生的协同效应，获得系统的整体最优解，同时可以大大缩短设计周期。多学科优化理论最早由Sobiesiki于上世纪80年代提出并发展而来，目前已成为现代设计方法当中的一个重要方法。随着数学上优化理论的发展和应用，多学科设计优化方法的思想已经开始应用在越来越多的复杂工程系统设计上，而且由于多学科设计优化方法利用各个学科之间的协同效应容易获得系统最优解的好处，其地位在复杂系统总体设计领域越来越重要。对于一个复杂的工程系统设计，每一个子系统内都会有大量的数据，用人工经验的方法进行优化设计，耗时费力且容易出错，对付复杂的大规模设计问题尚且困难，更不用说考虑各个学科耦合和权衡的问题了。所以要对复杂的问题进行多学科设计优化，就需要一个现代多学科设计优化的环境，故需要集成的多学科设计优化软件平台系统去进行数据的交互和管理。

目前市面上的多学科设计优化软件平台较少，其中以Isight^TM功能比较完善，应用较广。多学科设计优化软件平台Isight^TM最早是由MIT的博士Siu S.Tong在上个世纪80年代提出并领导开发完成的，经过这些年的发展已经成为同类软件中佼佼者。Isight^TM是一个“软件机器人”，可以不断的调用相应的工程计算软件进行计算。Isight^TM主要侧重于提供多学科设计优化和不同层次优化的技术以及优化过程管理能力，将优化方法(数值迭代算法、搜索式算法、启发式算法、实验设计(DOE)、响应面模型(RSM)等)有效地组织起来进行多学科的设计优化，而在实际工程试验的过程中，会遇到各种不同的工作状态，要达到各种不同的设计目的，就需要选用对自己的设计优化对象产生最大效果的优化算法,而Isight^TM虽然提供了很多的算法,但是还是不能满足需求。由于Isight^TM是不开源的软件平台，其内部算法不能被使用者打开查看，当使用者遇到需要选用对优化算法或者遇到的问题需要对优化算法进行改进的时候，Isight^TM不能满足这样的需求。而且Isight^TM作为一款商业软件平台，对于各个领域的多学科设计优化问题比较通用，所以对于某个领域的研究就不够专业，效率不够高。

现代工程系统设计中，多学科设计优化方法正不断推进应用。而且由于复杂系统设计任务的复杂性和困难性，进行多学科设计优化时需要根据实际任务而选择优化系统和算法。所以更专业的应用于复杂工程系统设计的多学科综合设计优化软件平台是很有必要的。

发明内容

1.目的

本发明提供一种复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统，以克服多学科设计优化软件不开源、不能嵌入自研算法，对复杂工程总体设计系统不够专业、效率不高等缺点。

2.技术方案

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。

本发明提供一种复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统，此系统是基于Matlab编写的，分为三大模块，从属结构如图1所示：即优化类型选择模块、优化模型模块和结果输出模块，三大模块之间的关系是：如图2所示的软件布局位置关系，以及从优化类型选择模块、优化模型模块到结果输出模块的数据传递和执行先后顺序的关系。

模块一：优化类型选择模块