不確定性下的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程系統(tǒng)越來越復(fù)雜，其設(shè)計研發(fā)涉及到多個學(xué)科領(lǐng)域，并且學(xué)科之間存在著較強(qiáng)的耦合關(guān)系。多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化（Multidisciplinary Design Optimization, MDO）是一種復(fù)雜耦合系統(tǒng)設(shè)計的綜合方法，其充分利用學(xué)科間的耦合作用，從系統(tǒng)的角度對復(fù)雜耦合系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以期獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解，達(dá)到提高產(chǎn)品性能、降低成本和縮短設(shè)計周期的目的。
　　不確定性廣泛存在于實(shí)際復(fù)雜耦合系統(tǒng)中，其大致可

2、分為隨機(jī)不確定性和認(rèn)知不確定性兩類。為獲得高可靠性和高安全性的復(fù)雜耦合系統(tǒng)，考慮不確定性對系統(tǒng)的影響已成為工程系統(tǒng)設(shè)計的焦點(diǎn)之一。針對連續(xù)變量和參數(shù)含有隨機(jī)不確定性的情形，基于可靠性的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化受到了廣泛關(guān)注，并取得了豐碩的研究成果。本文基于可能性理論，研究了連續(xù)變量和參數(shù)僅含認(rèn)知不確定性的MDO問題、連續(xù)變量和參數(shù)同時含有隨機(jī)和認(rèn)知不確定性的MDO問題、單學(xué)科隨機(jī)和認(rèn)知不確定性下的混合離散變量設(shè)計優(yōu)化問題、隨機(jī)和認(rèn)知不確定性下的混

3、合離散變量MDO問題，拓展和完善了不確定性下MDO的理論體系，為不確定性下的多學(xué)科耦合系統(tǒng)的設(shè)計提供了有效的方法。
　　本文的研究成果主要體現(xiàn)在如下幾個方面：
　?。?）基于可能性的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化（Possibility Based MDO, PBMDO）。當(dāng)連續(xù)變量和參數(shù)僅含有認(rèn)知不確定性時，建立了MDO環(huán)境下的不確定性分析模型，提出了 PBMDO問題的兩種優(yōu)化求解方法：PBMDO的順序優(yōu)化和可靠性評估法（PBMDO in

4、 framework of Sequential Optimization and Reliability Assessment, PBMDO-SORA）；PBMDO的安全系數(shù)法（PBMDO in framework of Safety Factor based Approach, PBMDO-SFA）。
　?。?）隨機(jī)和認(rèn)知不確定性下的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化（Mixed Variables MDO, MVMDO）。當(dāng)連續(xù)變量和參數(shù)同時含

5、有隨機(jī)和認(rèn)知不確定性時，建立了MDO環(huán)境下的不確定性分析模型，提出了MVMDO問題的兩種優(yōu)化求解方法：MVMDO的順序優(yōu)化和可靠性評估法（MVMDO in framework of SORA, MVMDO-SORA）；MVMDO的安全系數(shù)法（MVMDO in framework of SFA, MVMDO-SFA）。
　?。?）單學(xué)科隨機(jī)和認(rèn)知不確定性下的混合離散變量設(shè)計優(yōu)化（Random/Fuzzy Continuous Dis

6、crete Variables Design Optimization, RFCDV-DO）。單學(xué)科中，當(dāng)離散、連續(xù)變量和參數(shù)同時含有隨機(jī)和認(rèn)知不確定性時，基于條件失效可能性，推導(dǎo)和提出了兩種不確定性分析方法；提出了求解RFCDV-DO問題的順序優(yōu)化和可靠性分析方法（Random/Fuzzy SORA, RFSORA）。
　?。?）隨機(jī)和認(rèn)知不確定性下的混合離散變量多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化（Random/Fuzzy Continuous D