搜索Isight中响应面法建立近似模型
2016-10-24 by:CAE仿真在线 来源:互联网
近似模型方法(Approximation Models)是通过数学模型的方法逼近一组输入变量(独立变量)与输出变量(响应变量)的方法。上世纪七十年代,L.A. Schmit等人在结构设计优化中首次引入了近似模型的概念,加快了优化算法的寻优速度,推动了优化算法在工程领域中的应用,收到了良好的效果。
响应面方法(Response Surface Methodology,RSM)利用多项式函数拟合设计空间。
响应面方法的优点包括:
-
通过较少的试验在局部范围内比较精确的逼近函数关系,并用简单的代数表达式展现出来,计算简单,给设计优化带来极大的方便。
-
通过回归模型的选择,可以拟合复杂的响应关系,具有良好的鲁棒性。
-
数学理论基础充分扎实,系统性、实用性强,适用范围广,逐步成为复杂工程系统设计的有力工具。
响应面方法的缺点是:
-
不能保证响应面通过所有的样本点,因此存在一定的误差。
-
对于高度复杂的函数关系的逼近效果不如神经网络等方法。
在Isight近似模型中,响应面函数可以是一阶、二阶、三阶和四阶多项式,构造近似模型所需要的样本点数依赖于模型阶数和输入变量个数。
建立响应面时可以指定取舍关键项的方法,以提高模型的精度和质量。Isight提供了四种项选择的方法,以残差平方和(RSS,Residual Sum of Squares)最小作为目标,进行项的最佳选择:
-
顺序替换
从常数项开始拟合,每次增加一个项使残差平方和(RSS,Residual Sum of Squares)最小;每增加一个项后,检查是否可以去掉或替换已经存在的项,同时使RSS更小。
-
逐次替换
前向选择:从常数项开始拟合,每次增加一个项使残差平方和(RSS,Residual Sum of Squares)最小。
-
每次替换两项
从常数项开始拟合,每次增加一个项使残差平方和(RSS,Residual Sum of Squares)最小;每增加一个项后,检查所有项中进行替换的可能性,找到能使RSS更小的最好的项组合。重复以上步骤直到达到最大的项数。
-
完全搜索
对所有可能项的组合进行考察,选择使拟合误差最小的项。
下面通过求下面简单函数最大值来说明响应面(RSM)模型来进行近似建模的方法。
1、在IsightDesignGateway界面搭建模型优化流程如下,定义设计变量x1、x3的取值范围,目标变量为y:
在Optimization组件里面选择NLPQL(序列二次规划)优化方法,然后点击运行。
2、通过优化可知,目标函数的最大值为2.39888.
3、点击RuntimeGateway中的Visual Design新建近似模型,选择自定义,下一步选择响应面模型(ResponseSurface Model)。
继续下一步到RSMTechnique Options界面,选着四阶函数模型,
样本来源选择DOEmaxtrix,其他参数默认,确认生成近似模型,下图所示就是近似模型多项式中各项的系数,在ErrorAnalysis中可以查看误差分析参数。
4、在Visual Design中打开Design Search,来利用近似模型进行优化。对话窗口中各设计变量和目标变量直接继承之前的设置,不用修改,直接点击Search即可。
通过近似模型优化得到的目标函数的最大值为2.3439,误差为-2.29%,还属于能够接受的范围。
相关标签搜索：Isight中响应面法建立近似模型 ISight培训 ISight培训课程 ISight分析 ISight在线视频教程 ISight技术学习教程 ISight软件教程 ISight资料下载 ISight代做 ISight基础知识 Fluent、CFX流体分析 HFSS电磁分析 Ansys培训
