基于学科关系矩阵的通用多学科优化架构
2014-03-21谷良贤龚春林
粟 华,谷良贤,龚春林
(西北工业大学 航天飞行动力学技术重点实验室,陕西 西安 710072)
0 引言
工程领域的优化问题是一个多学科交叉综合的复杂系统工程,通常包含若干具有特定功能的子学科,而且子学科之间也存在复杂的耦合关系。随着有关探究最优综合性能、缩短设计周期、提高设计质量研究的不断深入,多学科设计优化(Multidisciplinary Design Opti mization,MDO)在工程领域得到了越来越多的重视和应用[1-3]。
MDO中最重要的步骤是组织学科分析模型和优化工具,从而将整个设计优化问题描述为一个符合求解要求的数学模型,即 MDO策略[4],MDO策略定义各学科之间的耦合传递方式,并指导整个优化算法的收敛过程。随着MDO技术的不断完善,研究的重点开始偏重于MDO技术在复杂设计对象中的应用以及相应的 MDO平台,出现了IHAT[5](integrated hypersonic aero mechanics tool)、MDOPT[6](multidisciplinary design opti mization)、IDEA[7](integrated design &engineering analysis)等专业平台和ISight,Model Center,Opti mus等商业平台,大大简化了 MDO的设计过程,提高了MDO的设计效率。由于MDO问题描述形式的不一致和MDO策略间转换不通用的限制,大量的研究和应用仍局限于多学科集成仿真或单一MDO策略的求解[1-2],增加/减少学科或连接/断开耦合关系需要对优化架构作大量的修改操作,且操作过程需要专业人员进行,繁琐的优化系统实现过程妨碍了MDO技术的应用和普及。
同时,面对各种具有不同特点和适用范围的MDO策略,如何进行恰当选择也是一件非常困难的事情,通常需要对各种策略进行对比分析。美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Ad ministration,NASA)的 开 源 项 目 Open MDAO[8-9]旨在建立一套针对非常规飞行器的 MDO平台,最新的研究方向包括实现对更多MDO策略和近似模型的支持;……
