[发明专利]一种自主水下航行器的外形多保真度优化设计方法

权利要求书

1.一种自主水下航行器的外形多保真度优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对自主水下航行器进行参数化三维建模，初始化参数空间，确定参数范围，其中参数的选择以自主水下航行器零升阻力最小为优化目标；

(2)在整个设计空间内采用优化拉丁超立方实验设计方法进行高、低保真度采样，并根据采样获得的样本点分别用来构建高、低保真度Kriging模型的初始代理模型；

(3)采用高保真度和低保真度仿真方法，分别计算高、低保真度样本点的函数值f_high(x)，f_low(x)，利用样本点和其对应的函数值，构建高、低保真度Kriging代理模型；

(4)选择桥函数类型，利用高、低保真度Kriging代理模型的差值构建桥函数代理模型f_bridge(x)，通过高保真度Kriging代理模型和桥函数相结合得到多保真度代理模型f(x)，用该模型来表达目标函数：

f(x)＝f_bridge(x)+f_high(x)

(5)采用多起点方法在多保真度代理模型f(x)上进行代理模型寻优，找到多保真度代理模型的所有局部最优。

(6)判断局部最优是否被充分探索；如果所有局部都被充分探索，则输出当前最优值，进行步骤(8)；如果局部没有被充分探索，则进行步骤(7)；

(7)采用信赖域模型管理方法对局部进行探索，并将重新获取的样本点添入至步骤(2)中高低保真度样本点中。

2.根据权利要求1所述的一种自主水下航行器的外形多保真度优化设计方法，其特征在于，还包括以下步骤：

(8)当前局部最优值是否满足终止条件式；如果满足，则进行步骤(10)；如果不满足，则进行步骤(9)；

(9)进行全局补充采样，Kriging模型可以预测未知点处的均方误差MSE,通过采用遗传算法优化多保真度Kriging代理模型的均方误差函数，将MSE最大点同时补充进高低保真度样本点，然后返回步骤(3)；

(10)输出满足要求的优化值，结束。

3.根据权利要求1所述的一种自主水下航行器的外形多保真度优化设计方法，其特征在于，所述步骤(8)中的终止条件

其中y_optim为理想最优值；变量的设计范围平均区间长度空间长度，L_i为第i个设计变量范围的区间长度。

4.根据权利要求1所述的一种自主水下航行器的外形多保真度优化设计方法，其特征在于，所述高、低保真度Kriging模型的初始代理模型中高保真度模型采3n+2个样本点，低保真度模型采10n个，其中n为设计变量的个数。