多學(xué)科優(yōu)化方法及其在水輪發(fā)電機(jī)方案設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，大型機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計逐漸從零件設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計，涉及的學(xué)科領(lǐng)域由單一學(xué)科領(lǐng)域變成多個學(xué)科領(lǐng)域，對設(shè)計系統(tǒng)的優(yōu)化從單目標(biāo)優(yōu)化發(fā)展到多目標(biāo)優(yōu)化。
　　大型水輪發(fā)電機(jī)作為一種大型機(jī)械，它的整體方案設(shè)計包含電氣、機(jī)械、水力等多個學(xué)科領(lǐng)域，需要不同學(xué)科領(lǐng)域的專家互相協(xié)作，這其中包含了多個關(guān)鍵技術(shù)：為提高效率，需要對水輪發(fā)電機(jī)方案設(shè)計中各領(lǐng)域的復(fù)雜模型進(jìn)行近似建模；各個方案設(shè)計領(lǐng)域模型的解耦問題；為實現(xiàn)整體方案優(yōu)化，需要研究多目

2、標(biāo)優(yōu)化問題。
　　研究從水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計案例中通過近似建模來獲取隱含的方案設(shè)計模型的方法。本文研究了兩種近似建模方法，針對變量個數(shù)少，設(shè)計空間維數(shù)低，要求精度不高的系統(tǒng)采取多項式響應(yīng)面近似建模方法；針對變量個數(shù)較多，設(shè)計空間維數(shù)高，要求精度高的系統(tǒng)采取支持向量機(jī)近似建模方法。并對水輪發(fā)電機(jī)的材料成本和電磁領(lǐng)域分別進(jìn)行了近似建模，驗證了兩種方法的適用性。
　　對于近似建模后獲得的設(shè)計模型中存在的耦合問題，本文研究了兩種解耦優(yōu)化方

3、法，基于學(xué)科耦合變量最小方差的解耦方法和基于遺傳算法的多學(xué)科解耦優(yōu)化方法。對水輪發(fā)電機(jī)的定子重量耦合模型采用解耦方法進(jìn)行了解耦優(yōu)化。
　　針對設(shè)計方案中的多目標(biāo)優(yōu)化問題，提出了基于特征合成的多目標(biāo)優(yōu)化方法，采用多個模型對提出的算法進(jìn)行了算法驗證，并將算法運用到了水輪發(fā)電機(jī)的材料重量優(yōu)化的設(shè)計中，獲得較好的優(yōu)化結(jié)果。
　　基于上述研究結(jié)果，開發(fā)了水輪發(fā)電機(jī)多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)，特別針對設(shè)計過程中的近似建模、解耦優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化問題，