ACO算法及其在铰接车辆优化设计中的应用.pdf

《ACO算法及其在铰接车辆优化设计中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第1期1862011年1月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27No．1Jan．201lACO算法及其在铰接车辆优化设计中的应用董建军，石博强，张文明(北京科技大学机械工程学院，北京100083)摘要：为了缩短工程设计周期和提高产品的质量，针对协同优化(Co)算法存在的计算量大、协调困难等问题进行了改善性研究。改善后的协同优化(ACO)算法采取了无约束的系统级，排除了单一雅克比方程式问题，使用了L1范数改进了CO算法的学科一致性约束，另外子系统增加了一些优化参数和约束模型。

2、通过算例验证，ACO算法在计算效率上比CO算法提高了2．6倍，优化结果也更加逼近标准解。最后，将ACO算法应用到铰接车辆设计中，车辆的燃油经济性提高了2．596％，车辆速度从零到最高车速所需要的时间也减少了6．051s。该算法有助于提高复杂工程系统优化设计中计算的效率和准确性。关键词：优化，算法，应用，协同，铰接车doi：10．39698．issn．1002—6819．2011．01．030中图分类号：U270．2文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一01-0186-05董建军，石博强，张文明

3、．ACO算法及其在铰接车辆优化设计中的应用[J]．农业工程学报，2011，27(1)：186--190．DongJianjun，ShiBoqiang，ZhangWenming．ACOalgorithmanditsapplicationtooptimizationdesignofarticulatedvehicles[J]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(1)：186—190．OnChinesewimEnglishabstract)0引言协同优化(collaborationoptimi

4、zation，CO)算法最早在1994年提出，其思想来源于航空工业的设计，它是针对复杂、多学科系统的一种设计方法。CO算法是在基于分解的基础上，依据有效的边界条件，把整个系统问题进行分解。CO算法提供给单学科高度的自主性，能联接单学科最优化技术，选择适合自己的设计方法[1-Sl。CO算法现如今已经成功的被应用到数学测试问题和实际的工程设计中去，例如，运载火箭，交通工具等。然而，它仍存在一些缺陷，由于设计变量和需要协调的变量较多，协调比较困难，计算量过大。针对上述情况，很多学者专家在原始CO算法的基础上进行对其改

5、进探索，但是那些改进并没有完全消除CO算法的计算困难，有些措施还带来了新的不稳定因烈弘141。AC0(melioratedcollaborationoptimization)算法是在原来CO算法基础上进行了改善。新算法在保留原始算法优点的同时，增强了其计算和协调等性能。最后成功的将新算法应用到涉及多学科的工程铰接车优化设计中去。1方法描述ACO算法保留了原来CO算法的优化框架和一些基本性能特征，依旧把整个问题分解成系统级和若干学科级。收稿日期：2010-03·22修订日期：2010-09-03基金项日：国家自然

6、科学基金项目(51075029)：北京市自然科学基金资助项目(3093022)作者简介：董建军(1980一)，男，山东济宁人，博士生．主要从事车辆工程与矿山机械等方面的研究。北京北京科技大学机械工程学院，100083．Email：dapen9200Sjz@126．corn1．1系统级改善后的系统级是一个没有约束的最小化问题，它的目的是确保所有子空间在满足局部约束的情况下使用共享变量相同的值。下面是关于系统级的数学描述^^‘min‘。=∑卜‘Il-∑∑J气一‰o)J(1)i=Ii=lI；lS．t．无约束式中，i是

7、子空间个数；一是子空间个数；z是系统目标变量；矗是共享变量：％是子空间i的共享变量个数；磊是系统要发送给子空间i的第k个目标变量；h“’是子空间i反馈给系统的第k个共享变量。1．2学科级学科级涉及到大部分设计内容，其整体结构由全局目标二次方程式、调节兼容性二次方程式和一些松弛变量3部分组成。约束包括局部约束和来自其他子空间的约束模型，学科级把从系统级发来的目标(z)和约束模型系数(电，，／缸)作为自己的参数，子空间返回目标响应，每个子空间都需要其他子空间的约束模型。子空间数学模型的描述为min‘；，+砧兰Ik一

8、么I+厶窆圭％c力上。1J21七。1(2)+冬∑∑(％u’+气u’)，j#ij=lt；IS．t·“o(‘，屯)>o’七=1．以噍“’瓴，屯)=o，k=1．．11k。gk‘气‘)+略‘力>o，j=1．．7／，k=1．以，j『≠f“以‘7’(t)+％‘’’-ek‘7’=0，，=1．埘，k=1．Jlk，_『≠i％，Sk，e>0第1期董建军等：ACO算法及其在铰接车辆优化设计中的应用式中，，是