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改进的全局-局部模拟退火公式用于解决非光滑工程优化问题。 (英语) Zbl 1136.74367号

摘要:本文涉及一种新的优化算法,该算法实现了模拟退火(SA)的增强公式。在本文的其余部分中,新算法被表示为ISA(改进模拟退火)。ISA包括两级随机搜索:“全局退火”,其中所有设计变量同时扰动,“局部退火”,即设计变量一次扰动一个。相对于经典SA的改进在于,生成试验设计时始终注意选择成本函数可能改进的方向。为此,计算成本函数灵敏度,以便正确选择每个随机扰动的大小。此外,如果优化器最终位于不可行区域,或者即使成本函数梯度不接近零,成本也没有显著降低,则优化问题将围绕当前设计点线性化。线性化由信赖域模型控制。根据每个冷却循环开始时的当前最佳记录,优化算法不断从全局退火转移到局部退火。最后,根据收敛行为在ISA内自动调整冷却计划。在这项工作中,ISA算法被成功地用于解决表现出非光滑/非凸行为的复杂优化问题:(i)在五种独立的载荷条件下,200杆桁架的大规模(200个设计变量和3500个约束)重量最小化;(ii)具有45个元件和81个设计变量的悬臂杆桁架的配置优化;(iii)反向工程的一个例子,其中八层编织复合材料层压板的平面内弹性特性将被确定。ISA的性能与最近发表在文献和商业软件中的基于梯度的经典SA优化代码的性能进行了比较。本研究的结果表明,ISA是一个非常有效的优化代码。事实上,ISA比经典SA快得多。目前的规范允许200钢筋桁架箱减轻约300 kg的重量,悬臂钢筋桁架箱减少约80 kg的重量。此外,在材料识别问题中,弹性常数的残余误差小于3%。

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第74页第10页 固体力学中其他性质的优化
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