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多层极限学习机响应面结构可靠性分析方法

多层极限学习机响应面结构可靠性分析方法

作者：吴福齐暨南大学

学位级别：硕士

随着土木行业的快速发展,实际工程结构变得大型而复杂。复杂结构带来的不确定因素越来越多,随之而来的安全问题也更为显著,对结构可靠性分析及其方法形成了新的挑战。传统的结构可靠性分析方法如:一次二阶矩法、二次二阶矩法和蒙特卡罗... 详细信息

随着土木行业的快速发展,实际工程结构变得大型而复杂。复杂结构带来的不确定因素越来越多,随之而来的安全问题也更为显著,对结构可靠性分析及其方法形成了新的挑战。传统的结构可靠性分析方法如:一次二阶矩法、二次二阶矩法和蒙特卡罗法等由于其各自的局限性,难以同时满足较高的精度和效率要求来解决可靠性分析问题。在结构可靠性分析中,响应面法被广泛应用于减少工程分析计算量。响应面法选取特定位置的样本,利用某种显式函数来近似原极限状态函数,响应面的精度取决于函数类型的选择和样本点的位置。鉴于多层极限学习机具有快速、深度学习能力和能捕捉高维信息的特点,本文提出基于多层极限学习机的结构可靠性分析方法,以多层极限学习机代替原极限状态函数进行结构可靠性分析,主要的研究内容如下:一、基于多层极限学习机和一次二阶矩结构可靠性分析方法。该方法采用多层极限学习机重构原极限状态函数,将重构好的多层极限学习机结合有限步长迭代的一次二阶矩法进行结构可靠性分析,并与单隐含层的极限学习机计算结果进行对比和分析。为了避免多层极限学习机陷入过拟合,在重构过程中引入Dropout和Targeted Dropout技术。通过算例讨论与分析,验证该方法的可行性与有效性。二、基于多层极限学习机和蒙特卡罗模拟的结构可靠性分析方法。该方法采用随机序列或伪随机Halton序列产生训练样本点,运用多层极限学习机重构原极限状态函数,在重构过程中同样引入Dropout和Targeted Dropout技术处理多层极限学习机可能的过拟合,将重构好的响应面结合蒙特卡罗法进行结构可靠度计算。算例结果表明,与传统的蒙特卡罗法相比,该方法具有较好的精度和效率。三、基于粒子群优化算法抽样的多层极限学习机结构可靠性分析。采用粒子群算法来生成重构函数所需训练样本的机制,得到一些尽可能分布在设计验算点或极值点附近的样本点,作为重构函数的训练样本集,实现小样本条件下原极限状态函数的多层极限学习机近似表达,然后结合蒙特卡罗法进行结构可靠度计算,最终实现以较好的精度和效率求解可靠性分析问题。

关键词：结构可靠性响应面方法多层极限学习机 Dropout技术粒子群算法

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基于响应面方法的铁路纵断面优化技术

交通科技 2013年第2期23卷 111-114页

作者：李晓娥中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

针对铁路纵断面优化设计中优化目标函数难以显式表达的困境,应用响应面方法拟合目标函数显式表达式,结合优化理论,研究了铁路纵断面优化设计技术,并编制程序进行了计算验证。计算结果表明了用响应面方法拟合目标函数表达式进行铁路纵断... 详细信息

针对铁路纵断面优化设计中优化目标函数难以显式表达的困境,应用响应面方法拟合目标函数显式表达式,结合优化理论,研究了铁路纵断面优化设计技术,并编制程序进行了计算验证。计算结果表明了用响应面方法拟合目标函数表达式进行铁路纵断面优化设计的正确性和可行性。

关键词：响应面方法铁路纵断面优化设计

面向武器投放规划的自适应混合响应面优化方法研究

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面向武器投放规划的自适应混合响应面优化方法研究

作者：林玉锋国防科学技术大学

学位级别：硕士

武器投放作为战术飞机任务规划系统中的关键环节,其规划问题是一个多变量、高度非线性及不连续的约束优化问题。这类问题的最大特点是基于实际系统的决策指标与约束条件的评估过程需要的代价昂贵。论文以降低规划过程中的评估代价为目标... 详细信息

武器投放作为战术飞机任务规划系统中的关键环节,其规划问题是一个多变量、高度非线性及不连续的约束优化问题。这类问题的最大特点是基于实际系统的决策指标与约束条件的评估过程需要的代价昂贵。论文以降低规划过程中的评估代价为目标,采用响应面近似模型作为代理模型参与规划的方式,主要从基于响应面的优化框架和混合响应面模型展开了研究,设计响应面优化方法及其在武器投放规划上的应用。论文的主要研究内容如下: 1.建立了基于响应面模型的优化框架。利用响应面方法可以根据样本快速建立一组独立变量与系统响应之间关系的近似模型这个优点,结合基于代理模型的优化技术,建立了一个基于响应面模型的优化框架,并对试验设计方法、建立优化问题及求解,响应面更新等四方面进行了研究,为设计响应面优化方法提供了可行的基本框架。 2.建立了混合响应面模型。响应面近似精度是影响优化效率的重要因素之一,将径向基函数和多项式混合作为响应面的近似函数,建立了混合响应面模型,提高了模型的近似精度,加速了整个优化过程。同时,避免了求解系数时可能出现奇异矩阵的情形,保证了模型的惟一性。 3.提出了自适应混合响应面优化方法。在混合响应面模型的基础上,结合对称拉丁超立方设计方法和周期动态约束策略,提出了自适应混合响应面优化方法,为防止优化过程陷入局部搜索加入重启动模式进行改进,进一步提高方法的优化性能。实验数据表明方法具有良好的的全局优化能力,且是一种稳定的响应面优化方法。 4.提出了基于响应面优化的武器投放规划问题求解方法。以典型侧跃升-俯冲攻击战术为对象,分析武器投放过程涉及的关键点,将关键点的参数作为决策变量,结合规划过程需要考虑的指标及约束条件,建立了武器投放规划的一般参数优化模型。在优化模型的基础上,提出了一种基于自适应响应面优化的武器投放规划问题求解方法。规划结果表明方法相比原先规划方法能够在较少的评估次数内得到的规划结果具有较优的指标并满足同样的约束条件。

关键词：响应面方法响应面优化径向基函数代理模型武器投放规划

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基于响应面方法的矿用风机进口段优化设计

煤矿机械 2017年第2期38卷 125-127页

作者：吴让利陕西国防工业职业技术学院西安710300

以某矿用风机为研究对象,基于三维不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程和Standard k-ε湍流模型对风机进行数值模拟;在响应面方法的基础上对其进口段进行优化研究,对风机进口段的扩张角、收缩角及收缩段长度与风机效率进行二次回归拟合... 详细信息

以某矿用风机为研究对象,基于三维不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程和Standard k-ε湍流模型对风机进行数值模拟;在响应面方法的基础上对其进口段进行优化研究,对风机进口段的扩张角、收缩角及收缩段长度与风机效率进行二次回归拟合。计算结果表明:矿用风机进口段对风机的气动性能有较为明显的影响,尤其是进口段的扩张角、收缩角对风机性能影响更加显著,进口段优化后其效率提高了3.1%,全压提高了3.5%,静压提高了3.2%。

关键词：离心风机进口段响应面方法

基于响应面方法的空调器室外机散热器位置的热设计

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制冷与空调 2019年第3期19卷 16-20页

作者：李树云彭光前王现林吴俊鸿珠海格力电器股份有限公司

为了降低空调器室外机电子元器件温度,应用响应面方法研究散热器的进口空气速度和空气温度对电子元器件温度的影响,结果表明进口空气温度的影响大于进口空气速度。提出散热器外置方案,与散热器内置方案相比,散热器外置时电子元器件的温... 详细信息

为了降低空调器室外机电子元器件温度,应用响应面方法研究散热器的进口空气速度和空气温度对电子元器件温度的影响,结果表明进口空气温度的影响大于进口空气速度。提出散热器外置方案,与散热器内置方案相比,散热器外置时电子元器件的温度平均降低8.3℃。采用试验方法对仿真结果进行验证,结果表明仿真与试验结果基本一致。

关键词：空调器响应面方法电子元器件散热器

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应用序列响应面方法和JC方法的可靠性评价

石油工业技术监督 2006年第10期22卷 40-42页

作者：张立新王大勇中国石油勘探开发研究院机械所北京100083 海洋石油工程股份有限公司天津300452

总结了前人工作,推导了使用序列响应面方法,结合JC评价可靠性的程序,采用了向量表示,有助于此类问题可靠性评价方法的标准化。

关键词：响应面方法可靠性分析可靠性评价

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改进的响应面方法及其在形状优化中的应用

改进的响应面方法及其在形状优化中的应用

采用组合响应面方法优化爆炸分离装置装药腔形状

北京力学会第11届学术年会

作者：张轩隋允康北京工业大学工程数值模拟中心

响应面方法利用函数值构造对原函数的逼近,在结构优化中可以代替复杂的敏度分析过程,但是它具有无法找到精确点和结构分析次数多的缺陷。本文从结构优化的角度对响应面方法进行了改造,并将其应用于形状优化问题中,在局部设计空间构造序... 详细信息

响应面方法利用函数值构造对原函数的逼近,在结构优化中可以代替复杂的敏度分析过程,但是它具有无法找到精确点和结构分析次数多的缺陷。本文从结构优化的角度对响应面方法进行了改造,并将其应用于形状优化问题中,在局部设计空间构造序列响应面逼近目标和约束函数,可以在满足约束条件下有效地减少结构重量。

关键词：结构优化形状优化响应面方法二级控制

来源： cnki会议评论

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采用组合响应面方法优化爆炸分离装置装药腔形状

北京力学会第13届学术年会

作者：李善坡隋允康北京工业大学工程数值模拟中心

以爆炸分离装置的装药腔形状为研究对象,采用全局响应面方法即径向基函数插值的方法和中心点精确拟合的响应面方法相结合建立爆炸结构的优化数学模型,充分利用二者的优点,即避免了采用局部响应面方法初值选取的困难,又提高了结构优化的... 详细信息

以爆炸分离装置的装药腔形状为研究对象,采用全局响应面方法即径向基函数插值的方法和中心点精确拟合的响应面方法相结合建立爆炸结构的优化数学模型,充分利用二者的优点,即避免了采用局部响应面方法初值选取的困难,又提高了结构优化的精度和效率。

关键词：径向基函数方法响应面方法爆炸分离结构优化

来源： cnki会议评论

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基于径向基函数响应面优化方法研究

基于径向基函数响应面优化方法研究

作者：艾依斯华中科技大学

学位级别：硕士

在仿真模型多变量优化设计中，采用传统仿真优化方法效率低下，可行性不高，在高维情况下劣势尤为明显。基于试验设计的响应面方法可以有效的减少优化过程中源模型的仿真次数，提高复杂模型设计优化效率，因而得到广泛关注。本文从径向... 详细信息

在仿真模型多变量优化设计中，采用传统仿真优化方法效率低下，可行性不高，在高维情况下劣势尤为明显。基于试验设计的响应面方法可以有效的减少优化过程中源模型的仿真次数，提高复杂模型设计优化效率，因而得到广泛关注。本文从径向基函数(Radial Basis Function)插值方法出发，对RBF响应面方法和基于RBF响应面的全局优化算法进行研究。 RBF响应面方法以径向函数作为基函数，以样本数据作为插值节点，可通过样本点方便的构造出响应面，插值函数唯一确定，构造算法简单、易于计算机实现，且在高维非线性系统中表现卓越。目前，全局优化方法主要包括确定性方法、元启发式（进化）方法、启发式直接搜索方式、以及基于“黑箱”的响应面优化方法等四类。本文将着重研究基于试验设计的响应面全局优化方法，通过较少的试验构造足够精确的响应面，利用响应面技术减少计算成本，结合响应面快速重构方法和改进的寻优方法最终得到最优解。目前各种基于响应面的全局优化方法主要区别也在于试验设计、响应面构造和寻优方法这三个方面。在面对较难优化的复杂函数以及最优解在边界条件上等问题时，现存的一些基于响应面的全局优化算法表现不理想，估值次数较多，为此本文引入增量LHD采样方法和一种算法重启策略。同时，提出一种RBF响应面增量重构方法，在保证原来精度的前提下，有效的降低了响应面更新消耗的时间，并与一种CORS寻优方法相结合，构成一种改进的全局优化算法。最后，使用不同算法对多个测试函数进行优化比较，分析新方法的优势与不足，并将改进后的全局优化方法应用于工程优化实例。

关键词：试验设计响应面方法 RBF 增量法全局优化方法仿真优化