考慮設計參數不確定性之協同最佳設計

Collaborative Optimization Design Considering variability in design variables

盧柏璋(Po-Chang Lu)

指導教授 ： 廖國偉

淡江大學/工學院/土木工程學系碩士班/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6846/TKU.2009.00609

摘要

不考慮設計參數（變數）變異性的最佳化過程稱為定然式最佳化（Deterministic Optimization），簡稱DO，定然式最佳化設計，經常非常接近設計的約束條件，若將設計參數的變異性考慮進去，最佳化設計的結果，將會有很大的機率，落在約束條件之外的不允許範圍，是失敗機率很高的設計。考慮設計參數變異性的設計（Reliability-Based Design Optimization），簡稱RBDO，將設計參數的變異性考慮進去。現在有很多汽車業、航空工業和重型設備工業，都對RBDO非常有興趣，但是因為應用RBDO缺點為計算時間過長、計算的費用相當的高，這在實際的問題中會造成很大的困擾，使得RBDO通常不會是設計的主要標準程序。
去偶合單迴圈技術已在許多RBDO的文獻中，證明它們的效率與精確性。RBDO的問題會遇到計算量很大的缺點，當算完一個最佳化的問題，再去執行可靠度的問題，一次只能進行一個動作，所以造成計算時間會比較長。
希望利用具有上層和下層的雙層系統(the Bi-level system)，製造一個上層為傳遞變數的中心，下層為最佳化和可靠度分析(同時進行)，如此，可靠度分析無須等候最佳化之分析結果，反之亦然。在這幾年期間，很多研究單位對最佳化技術和可靠度分析，研發出很多有效率和更精準的演算方法去應用它，也開發出很多套裝軟體，使的操作更方便和更不會有人為誤差。後面的例題亦會結合現有的套裝軟體，與雙層系統法結合，達到所預期的結果。，在例題中能證明依然可以提升計算效率，也不失其精確性。

關鍵字

最佳化 ； 約束條件 ； 單迴圈 ； 雙迴圏 ； 去偶合

並列摘要

This paper presents a new approach to evaluate the Reliability-Based Design Optimization (RBDO) via multi-level optimization process. RBDO incorporates probabilistic analysis into optimization process, providing an optimum design with a better chance of staying in the feasible design space. One of the biggest drawbacks of applying RBDO to practical problem is its high computational cost that is often impractical to industries. Many approaches have been proposed to overcome this issue such as the single-loop approach and the response surface method. This study utilizes the concept of Multidisciplinary Design Optimization (MDO) and extends it to the problem of RBDO. The proposed RBDO is two-folds: the first step is to decompose reliability analysis and optimization; the second step is to form a coordinating center as a controlling unit to monitor above analyses in parallel. This is a big improvement in regard of computation efficiency because optimization and reliability analysis is required to be conducted sequentially in the single-loop algorithm. The accuracy of the proposed method is verified in the numerical examples.

並列關鍵字

optimization ； double-loop ； single-loop ； decouple ； MPP ； DO ； RBDO ； Bi-level RBDO

參考文獻

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