基于计算试验设计与代理模型的飞行器 近似优化策略探讨

来源：机械工程学报杂志2016年第14期北京时间：

作者：龙腾, 刘建, WANGGGary, 刘莉, 史人赫, 郭晓松

单位：1. 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室 北京 100081, 2. 北京理工大学宇航学院 北京 100081, 3. 西门菲莎大学机电工程学院 素里 V3T 0A3 加拿大

摘要：现代飞行器设计优化中广泛应用高精度分析模型以提高设计可信度与综合性能，但是也带来了计算复杂性问题。为了有效缓解计算耗时的问题，基于计算试验设计与代理模型的飞行器近似优化策略成为研究热点。近似优化策略通过构造合理的近似模型引导优化过程快速收敛到最优解，从而达到降低计算成本，缩短设计周期的目的。根据广泛的文献调研，对飞行器近似优化策略的发展现状进行详细探讨。给出近似优化策略的定义、求解流程、特点以及关键技术。对计算试验设计方法、代理模型方法、精度校验与代理模型选择方法等技术进行综述。围绕静态与自适应两类近似优化策略，重点讨论典型的代理模型管理与更新策略与收敛准则。针对飞行器多学科设计优化问题，探讨近似优化策略与分解策略在求解效率与收敛性方面的技术特点。通过数值算例对各项关键技术的特点进行较详尽的对比分析与总结，并依托飞行器设计优化工程实例对近似优化策略的综合性能进行探讨，指出不同近似优化策略的适用范围。研究结果表明，飞行器近似优化策略在优化效率、全局收敛性以及鲁棒性等方面体现出较显著的优势，具有良好的工程应用前景。指出飞行器近似优化策略的未来研究方向。

关键词：代理模型,多学科设计优化优化,计算试验设计,近似,全局优化,优化策略,飞行器设计；

基金资助：* 国家自然科学基金(51105040， 11372036)、航空科学基金(2011ZA72003， 2015ZA72004)和北京理工大学基础研究基金(20130142008)资助项目; 20151028收到初稿，20160321收到修改稿;