基于設計結構矩陣的船舶多學科設計優(yōu)化建模技術研究.pdf

1、建模技術是多學科設計優(yōu)化的一個重要研究領域，也是實現(xiàn)多學科設計優(yōu)化的基礎。目前，對MDO建模技術的研究比較少見，一般都側重于具體類型模型的表述。現(xiàn)有的船舶MDO建模技術通常按照傳統(tǒng)的學科劃分采用本學科的方法各自獨立地建立各個學科的模型，然后將各個學科的模型整合，形成船舶MDO模型。由于在建模過程中沒有考慮各學科之間的耦合，建成的MDO模型在學科之間往往有較高的耦合度。因此本文提出了一種基于設計結構矩陣的建模方法，力圖在建模過程中就盡量減

2、少耦合因素，構建耦合程度較低的MDO模型。
　　 設計結構矩陣是一種主要應用于工程設計領域的、支持產(chǎn)品設計開發(fā)及過程建模的強有力工具。利用設計結構矩陣的聚類運算，可以很好地實現(xiàn)對MDO系統(tǒng)的分解。本文深入學習了一種基于聯(lián)系信息流量的聚類算法，對該算法的理論假設、計算方法和編碼方式進行了一定程度的改進，對聚類算法中遺傳算法參數(shù)的設置問題和其它參數(shù)的影響進行了討論。然后根據(jù)改進后的假定，提出了利用指數(shù)函數(shù)計算設計結構矩陣元素間聯(lián)系強

3、度的方法。為了比較采用指數(shù)函數(shù)和線性函數(shù)的聚類結果，提出了針對實際聚類方案的評價指標:聯(lián)系權重在聚類內部的百分比和BUS聚類規(guī)模。
　　 本文以5400TEU集裝箱船的在方案設計階段初期的多學科設計優(yōu)化為例說明本文提出的建模技術。建模技術的基本流程可以分為以下四步:第一步是確定設計結構矩陣的元素，本文通過設計經(jīng)驗和分析得到;第二步是確定設計結構矩陣各元素之間的聯(lián)系權重，本文通過專家評估法來加以確定;第三步是利用聚類算法對設計結構