基于代理模型技术的全局优化方法与应用

本书首先介绍代理模型技术的发展现状、关键技术及常用的测试函数，然后介绍快速优化拉丁超立方试验设计方法、组合代理模型技术、基于组合代理模型的自适应全局优化方法、基于组合代理模型和模糊聚类的自适应全局优化方法、基于组合代理模型和多层设计空间缩减的自适应全局优化方法、联合局部开发和全局探索的自适应全局优化方法、基于组合代理模型和混合加点策略的自适应全局优化方法，最后介绍基于代理模型的翼身融合水下滑翔机外形设计优化。基于代理模型技术的全局优化方法效率高、鲁棒性强，具有新颖性和先进性，可广泛用于解决复杂机电系统设计优化问题。

2024年获得陕西高等学校科学技术研究优秀成果一等奖一项。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 代理模型技术研究现状 2
1.2.1 试验设计方法 3
1.2.2 代理模型构造方法 5
1.2.3 自适应样本设计方法 8
1.2.4 设计空间重构方法 9
1.3 水下滑翔机外形设计研究现状 12
1.4 当前研究面临的挑战 16
参考文献 16
第2章 代理模型技术与优化算法 25
2.1 常用试验设计方法 26
2.2 自适应采样准则 32
2.2.1 最小化预测准则 32
2.2.2 最大改善概率准则 33
2.2.3 最大改善期望准则 34
2.3 经典代理模型构造方法 35
2.3.1 多项式响应面模型 35
2.3.2 径向基函数模型 37
2.3.3 克里金模型 39
2.4 代理模型精度验证方法 42
2.5 优化算法 44
2.5.1 序列二次规划算法 44
2.5.2 模拟退火算法 45
2.5.3 遗传算法 46
2.6 测试算例 48
2.6.1 标准测试函数 48
2.6.2 工程应用算例 57
2.7 本章小结 62
参考文献 62
第3章 快速优化拉丁超立方试验设计方法 65
3.1 方法描述 65
3.2 基础样本生成方法 67
3.2.1 SLE方法二维实现 68
3.2.2 SLE方法n维实现 70
3.3 样本尺寸调整策略 72
3.4 方法流程 74
3.5 测试结果与分析 75
3.5.1 样本性能测试 75
3.5.2 设计效率测试 78
3.5.3 模型精度测试 79
3.6 本章小结 80
参考文献 80
第4章 组合代理模型技术 82
4.1 组合代理模型概述 82
4.2 经典权重因子计算方法 83
4.3 最优权重因子计算方法 85
4.4 性能测试 86
4.5 本章小结 99
参考文献 99
第5章 基于组合代理模型的自适应全局优化方法 100
5.1 组合代理模型 101
5.2 自适应采样方法 102
5.3 方法流程 104
5.4 测试结果与分析 106
5.4.1 性能分析 106
5.4.2 参数分析 110
5.4.3 收敛准则分析 114
5.5 拉伸弹簧设计优化问题 116
5.6 本章小结 116
参考文献 117
第6章 基于组合代理模型和模糊聚类的自适应全局优化方法 119
6.1 模糊聚类方法 120
6.2 方法流程 122
6.3 测试结果与分析 125
6.4 工字梁设计优化问题 128
6.5 本章小结 128
参考文献 129
第7章 基于组合代理模型和多层设计空间缩减的自适应全局优化方法 132
7.1 多层设计空间缩减策略 133
7.1.1 模糊C均值聚类方法 133
7.1.2 重要局部空间确定方法 135
7.2 方法流程 135
7.3 测试结果与分析 138
7.3.1 优化精度分析 139
7.3.2 优化效率分析 139
7.3.3 鲁棒性分析 143
7.4 压力罐设计优化问题 146
7.5 本章小结 147
参考文献 147
第8章 联合局部开发和全局探索的自适应全局优化方法 149
8.1 局部开发策略 150
8.2 全局探索策略 157
8.3 方法流程 158
8.4 参数分析 160
8.5 测试结果与分析 163
8.5.1 标准测试函数 164
8.5.2 翼型设计优化问题 169
8.6 本章小结 171
参考文献 171
第9章 基于组合代理模型和混合加点策略的自适应全局优化方法 174
9.1 混合加点策略 175
9.2 方法流程 177
9.3 参数分析 181
9.4 测试结果与分析 183
9.4.1 边界约束优化问题 183
9.4.2 非线性约束工程优化问题 191
9.5 本章小结 195
参考文献 195
第10章 基于代理模型的翼身融合水下滑翔机外形设计优化 198
10.1 翼身融合水下滑翔机外形参数化建模 199
10.1.1 总体外形参数化建模方法 200
10.1.2 翼型参数化建模方法 201
10.2 翼身融合水下滑翔机外形优化模型 206
10.3 SBUGSO方法 208
10.3.1 翼型性能计算方法 209
10.3.2 XFOIL计算准确性验证 211
10.4 翼身融合水下滑翔机外形设计优化 212
10.4.1 站位翼型优化 212
10.4.2 优化后翼身融合水下滑翔机建模 214
10.4.3 翼身融合水下滑翔机流体动力性能计算 216
10.5 本章小结 222
参考文献 223