周 奇，蒋 平，许 辉，陈 立，黄卫刚

（1.华中科技大学机械学院，武汉430074；2.中国舰船研究设计中心，武汉430064）

基于动态罚因子的多学科协同优化算法及其在船舶设计中的应用

周 奇1，2，蒋 平1，许 辉2，陈 立2，黄卫刚2

（1.华中科技大学机械学院，武汉430074；2.中国舰船研究设计中心，武汉430064）

针对标准协同优化算法求解复杂系统工程问题的缺陷，提出了一种改进的协同优化算法，并将其应用于油船总体概念设计阶段。改进协同优化算法将系统级一致性约束最优化问题通过罚函数方法转化为一个无约束优化问题。同时，给出了两种不同的基于差异信息的动态可调罚系数，以保证在优化初期，系统级设计变量与学科级共享变量相差较大时，惩罚力度也大，促使一致性差异在总目标函数中占主导地位，则一致性差异将迅速下降。随着优化的进行，罚系数变小，惩罚力度减轻，目标函数的收敛加快。通过对MDO测试函数算例与标准协同优化和其他典型的改进协同算法的比较，验证了该方法在优化结果的可靠性和稳定性等方面有优势。最后，应用改进的协同优化算法求解以油船造价为系统级目标协同浮性与稳性、快速性等4个子学科的多学科优化问题以体现其工程实用性。

多学科设计；协同优化；罚系数；差异信息；船舶概念设计

0 引 言

现代工程设计往往涉及多个专业领域，存在很多设计变量及约束条件，各学科间相互影响或耦合。传统的串行设计方式由于忽视学科间的关联性，通常只能获得设计的局部最优解。……