[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

摘要

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，即优化类型选择模块、优化模型模块和结果输出模块，其间是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；本发明为软件平台系统开源，可以查看和修改算法程序的代码，可以嵌入自研算法，多学科设计优化过程更适合复杂工程总体设计系统，对复杂工程总体设计系统更专业、更高效。

主权项

一种复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统，其特征在于：此系统是基于Matlab编写的，分为三大模块，即优化类型选择模块、优化模型模块和结果输出模块，其间是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；所述优化类型选择模块是复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统的主控制台，该优化类型选择模块由主控制台上的复数个优化类型选择按钮、输入路径框和运行、停止按钮组成，通过优化类型选择按钮判断将要执行的优化类型，然后设定工作路径和输入文件路径，复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统在后台读取输入文件的数据以及对建模分析软件进行调用；它的作用是：选择所需要的专业分析计算软件并建立新的工程；选择工作目录及输入输出文件的路径；显示当前优化过程结构图；控制算法的运行及停止；所述优化模型模块由模型建立模块和算法选择模块构成，其间关系是复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统运行过程中，模型建立模块生成和读取数据文件，将数据传递至算法选择模块用算法程序对数据进行处理；在复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统主界面打开模型建立模块的子界面，该模型建立模块子界面里有三个表格窗口用于设定优化模型的优化目标、优化变量和约束条件三个部分；该优化目标是优化模型中所要求得最优值的变量，根据具体设计要求进行选择；该优化变量是优化模型进行多学科设计优化过程中需要进行优化计算的参量；该约束条件是在设计过程中必须要满足的条件，为线性约束或非线性约束；若为工程优化类型，则模型建立模块会读取输入文件中数据并显示在模型建立模块子窗口上；在模型建立模块子界面里完成优化模型的优化目标、优化变量和约束条件的填写和修改之后，模型建立模块会将数据保存在硬盘中，以后能直接读取硬盘里的优化模型数据文件，然后该模型建立模块生成关于优化模型数据的中间文件，提交给算法选择模块使用；并且主界面模型建立模块部分有三个显示窗口会显示当前输入的模型参数，方便查看；该算法选择模块是指复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统中为相应的优化模型设计合适的算法的模块，它是由主界面的算法选择模块和算法选择模块子界面组成，主界面的算法选择模块有优化算法的菜单及优化算法的说明框，算法选择模块子界面显示各个算法参数的当前值和默认值，能进行修改或打开算法源程序；复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统提供编好的优化算法，直接在复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统主界面算法选择模块的优化算法菜单，直接选择提供的优化算法对相应的优化模型进行优化计算；也能从算法选择模块打开算法选择模块子界面，在算法选择模块子界面内查看和修改算法各参数的定义、默认值，或者打开算法的源程序查看或改进算法；除此之外，算法选择模块是一个开源的模块，使用者能在算法选择模块里选择“添加算法”，把自己编写的算法程序直接嵌入到复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统中，根据实际情况编写最合适相应的优化模型的优化算法进行寻优求解，利用集成的多学科设计优化软件平台的便利性，不需要每次都把整个优化过程重新编写程序；当在优化算法菜单中选择复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统的默认算法时，进入算法选择模块子界面查看和修改当前算法的参数，修改完毕后算法选择模块会将修改后的参数输入到默认算法的源程序里；若加入自定义算法时，自定义算法会被复制到算法选择模块的算法库中，自定义算法便嵌入复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统内，并且算法名字也会被显示在优化算法菜单里供以后使用；算法选择完毕后算法选择模块会从模型建立模块生成的中间文件去读取优化模型的相关数据并传递到算法程序中，然后执行算法程序并迭代寻优，算法程序每次迭代的中间数据与结果都会传递到结果输出模块；所述结果输出模块由数据输出模块和图像输出模块组成，数据输出模块和图像输出模块都是对同一份复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统进行优化设计过程中的优化变量、过程量和迭代的寻优结果进行输出，数据输出模块是直接输出优化变量、过程量和迭代的寻优结果的精确数值，图像输出模块是把优化变量、过程量和迭代的寻优结果这些变量之间的关系或者变量的迭代次数之间的关系直观地表示出来的模块；在优化计算之后，就在输出模块输出寻优结果；该数据输出模块是把寻优的过程量和结果的精确数值以表格的形式进行数据实时输出的模块，由复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统主界面的表格窗口和导出按钮组成，该表格窗口在优化计算过程中实时输出当前各变量数值，计算结束后由导出按钮将数据导出；该图像输出模块是把寻优的过程量和结果以图像的形式进行实时输出的模块，由复杂工程多学科综合设计优化软件平台系统主界面的图像输出窗口和图像输出子界面组成，图像输出窗口实时同步画出输出数据的图像，也能根据使用者的要求添加各个变量的图像，图像输出子界面能将输出图像进行对比和处理。