[发明专利]一种基于代理模型的多学科优化软件平台

说明书

本发明提供了一种基于代理模型的多学科优化软件平台，属于优化平台技术领域。一个基于代理模型的多学科优化平台，此平台是基于Python编写的，应用PyQt搭建界面。该平台分为三大模块：DOE模块、Surrogate models模块、Optimization模块。首先从DOE模块选取数据，进入Surrogate models模块，导入选取的数据，构建代理模型，若模型满足精度要求则可以应用Optimization模块进行优化。本平台操作简单、占用空间小并且可以独立安装的优点，适合非专业用户应用代理模型进行优化和也适用专业用户，有利于代理模型的推广。

技术领域

本发明涉及一种基于代理模型的多学科优化软件平台，属于优化平台技术领域。

背景技术

虽然计算机技术发展迅速，计算能力和速度的稳定和持续的增长，但许多分析仍然在计算上花费巨大。而且复杂工程设计问题日益变多，需要在短时间内解决。

而对机械零件及系统进行设计优化是机械设计领域的重要环节。参数化设计需要多次改变参数寻找结果变化趋势，实验成本过高，现在多采用计算机仿真模拟等方式代替实验。但在复杂工程设计问题上，计算机仿真实验模型复杂，单次运行通常会需要数小时甚至数天的时间完成。这使得设计、优化及模型分析变得几乎不可能完成。代理模型则能替代仿真实验，在保证计算精度的基础上可以有效的提高计算效率，使其发展迅速。代理模型(Surrogate Models)是一种计算量小、但其计算结果与高精度模型的计算结果相近的近似替代分析模型。在用代理模型进行优化时，主要通过试验设计(Design of Experience)保证数据的均匀且随机性，用试验设计得到的数据建立代理模型(Surrogate Models)，对建立好的代理模型进行精度评价，如果满足精度要求在进行优化(Optimization)。但是在应用代理模型需要一定的数学基础以及应用软件的能力，这样就限制了非专业人员做优化，并且不利于代理模型的推广使用。

目前市面上多学科优化的软件较少，其中Isight应用比较广泛，最早是由MIT的博士Siu S.Tong在上个世纪80年代左右提出并领导开发完成的，经过这些年的发展已经成为同类软件中佼佼者。1990年依附于Matlab的优化工具箱也发布，使得代理模型得到进一步的使用。虽然Isight可以提供多学科设计优化和不同层次优化技术以及优化过程管理能力，但是Isight软件学习起来复杂、操作麻烦、消耗时间；Matlab优化工具箱只能在安装Matlab的情况下使用，依附与Matlab，占用空间。所以在保证精度情况下，需要设计一个对非专业的人操作简单、安装占用空间小而对于专业人又能做简单的任务的优化平台，不仅可以满足非专业人的优化，也有助于代理模型技术的推广。

发明内容

本发明提供一个适用于非专业人应用代理模型做优化的多学科优化平台，以克服多学科优化软件操作复杂、依附于别的软件的缺点。

本发明的技术方案：

一种基于代理模型的多学科优化软件平台，此平台是基于Python编写的，应用PyQt搭建平台控件界面，包括DOE模块、Surrogate models模块和Optimization模块；

模块一：试验设计模块

试验设计(DOE)模块是选取数据模块，基于不同的策略，DOE模块包括取样类型子模块、输入参数子模块、输出取样点及图子模块；

所述的取样类型子模块包含四个选项，根据用户需求进行选择，包括拉丁超立方试验选项(Latin Hypercube Sampling design)、BBD试验选项(Box-Behnken design)、中心试验选项(Center Composite design)和全析因试验选项(Full Factorial Samplingdesign)；

所述的输入参数子模块，根据取样类型子模块所选择的选项，对应不同的输入参数；在已选的取样类型下，输入参数决定输出数据的维度、个数以及空间的分布；