基于代理模型的水下滑翔机机翼设计优化方法

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1、Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:https://www.researchgate.net/publication/245447241SurrogateModelsBasedOptimizationMethodsfortheDesignofUnderwaterGliderWingArticleinJournalofMechanicalEngineering·January2009DOI:10.3901/JME.2009.12.007CITATIONSREADS32331author:guHa

2、itaoShenyangInstituteofAutomation(SIA),ChineseAcademyofSciences10PUBLICATIONS29CITATIONSSEEPROFILESomeoftheauthorsofthispublicationarealsoworkingontheserelatedprojects:VisitingscholarinUNIVERSITYOFMICHIGAN-DEARBORNViewprojectVisitingScholarinTheUniversityofTennessee-KnovxilleViewprojectAll

3、contentfollowingthispagewasuploadedbyguHaitaoon12December2014.Theuserhasrequestedenhancementofthedownloadedfile.第45卷第12期机械工程学报Vol.45No.122009年12月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGDec.2009DOI：10.3901/JME.2009.12.007*基于代理模型的水下滑翔机机翼设计优化方法1,211,21谷海涛林扬胡志强俞建成(1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016；2.中国

4、科学院研究生院北京100049)摘要：在复杂工程系统的概念设计优化中，高精度数值分析方法得到广泛应用，将高精度数值分析与优化方法有机结合，对设计空间展开全面搜索与寻优，已经成为现代设计优化方法的重要发展方向。以水下滑翔机的概念设计为研究对象，引入代理模型，控制高精度分析试验的数量，有效地化解精度与效率之间的矛盾。将参数化几何建模、网格划分以及流体数值模拟分析集成为自动分析流程，并以此为基础采用试验设计理论，构建代理模型，解决水下滑翔机机翼的多目标设计优化问题。给出基于代理模型的设计优化过程，并系统地比较几种试验设计方法的适应性，重点讨论多项式响应面和径向基函数代理模型，所得

5、代理模型相对误差小于2%。采用梯度寻优方法与遗传算法在给定设计空间内进行全面搜索，获得机翼的最佳平面构形，水下滑翔机的升阻比提高6.76%，俯仰力矩的绝对值由0.2760N•m降低为0.0015N•m，提高水下滑翔机的运动性能。关键词：代理模型水下滑翔机试验设计设计优化中图分类号：TP391.7SurrogateModelsBasedOptimizationMethodsfortheDesignofUnderwaterGliderWing1,211,21GUHaitaoLINYangHUZhiqiangYUJiancheng(1.StateKeyLaboratoryofRo

6、botics,ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016;2.GraduateSchool,ChineseAcademyofSciences,Beijing100049)Abstract：Highprecisionnumericalanalysismethodshavebeenextensivelyusedintheconceptualdesignofcomplexengineeringsystems.Combininghighprecisionnumericalanalysis

7、methodswithoptimizationalgorithmstomakeasystematicexplorationofthedesignspacehasbecomeanimportanttopicinthemoderndesignmethod.Duringthedesignprocessofanunderwaterglider’swing,asurrogatemodelisintroducedtodecreasethecomputationtimesofhighprecisionanalysis.Bythi