Optimalizace designu - Design optimization
Optimalizace designu je konstrukční návrh metodologie pomocí matematické formulace problému návrhu podpořit výběr optimálního návrhu mezi mnoha alternativami. Optimalizace designu zahrnuje následující fáze:[1]
- Proměnné: Popište designové alternativy
- Cíl: Zvolená funkční kombinace proměnných (bude maximalizována nebo minimalizována)
- Omezení: Kombinace proměnných vyjádřených jako rovnosti nebo nerovnosti, které musí být splněny pro jakoukoli přijatelnou alternativu návrhu
- Proveditelnost: Hodnoty pro sadu proměnných, které splňují všechna omezení a minimalizují / maximalizují cíl.
Problém s optimalizací návrhu
Formální matematický (standardní forma ) prohlášení o problému optimalizace designu je [2]
kde
- je vektorem n skutečné designové proměnné
- je Objektivní funkce
- jsou omezení rovnosti
- jsou omezení nerovnosti
- je sada omezení, která zahrnuje další omezení na kromě těch, které naznačují omezení rovnosti a nerovnosti.
Výše uvedená formulace problému je konvence zvaná negativní nulová forma, protože všechny funkce omezení jsou vyjádřeny jako rovnosti a záporné nerovnosti s nulou na pravé straně. Tato konvence se používá k tomu, aby numerické algoritmy vyvinuté k řešení problémů s optimalizací návrhu mohly převzít standardní vyjádření matematického problému.
Můžeme představit funkce s vektorovou hodnotou
přepsat výše uvedený příkaz v kompaktním výrazu
Voláme the soubor nebo systém (funkční) omezení a the nastavit omezení.
aplikace
Optimalizace designu používá metody matematická optimalizace navrhovat formulace problémů a někdy se používá zaměnitelně s tímto výrazem technická optimalizace. Když objektivní funkce F je vektor spíše než a skalární, problém se stává vícecílová optimalizace jeden. Pokud má problém s optimalizací návrhu více než jedno matematické řešení, metody z globální optimalizace slouží k identifikaci globálního optima.
Kontrolní seznam optimalizace [1]
- Identifikace problému
- Prohlášení o počátečním problému
- Analytické modely
- Optimální designový model
- Transformace modelu
- Místní iterační techniky
- Globální ověření
- Závěrečná kontrola
Podrobný a důkladný popis fází a praktické aplikace s příklady najdete v knize Principy optimálního designu.
Praktické problémy s optimalizací návrhu jsou obvykle řešeny numericky a mnoho optimalizační software existují v akademické a komerční formě.[3] Existuje několik doménově specifických aplikací optimalizace designu, které představují vlastní specifické výzvy při formulování a řešení výsledných problémů; tyto zahrnují, optimalizace tvaru, optimalizace tvaru křídla, optimalizace topologie, optimalizace architektonického návrhu, optimalizace výkonu. Níže je uvedeno několik knih, článků a publikací v časopisech.
Časopisy
- Journal of Engineering pro průmysl
- Journal of Mechanical Design
- Časopis mechanismů, převodovek a automatizace v designu
- Věda o designu
- Inženýrská optimalizace
- Journal of Engineering Design
- Počítačem podporovaný design
- Journal of Optimization Theory and Applications
- Strukturální a multidisciplinární optimalizace
- Journal of Product Innovation Management
- International Journal of Research in Marketing
Viz také
- Wiki návrhu rozhodnutí (DDWiki) : Založeno laboratoří Design Decisions Laboratory na Carnegie Mellon University v roce 2006 jako centrální zdroj pro sdílení informací a nástrojů pro analýzu a podporu rozhodování
Reference
- ^ A b Papalambros, Panos Y .; Wilde, Douglass J. (2017-01-31). Principy optimálního návrhu: modelování a výpočet. Cambridge University Press. ISBN 9781316867457.
- ^ Boyd, Stephen; Boyd, Stephen P .; California), Stephen (Stanford University Boyd; Vandenberghe, Lieven; Angeles), Lieven (University of California Vandenberghe, Los (08.03.2004). Konvexní optimalizace (PDF). Cambridge University Press. ISBN 9780521833783.
- ^ Messac, Achille (2015-03-19). Optimalizace v praxi s MATLAB®: Pro studenty a profesionály v oboru strojírenství. Cambridge University Press. ISBN 9781316381373.
Další čtení
- Rutherford., Aris, ([2016], © 1961). Optimální konstrukce chemických reaktorů: studie dynamického programování. Saint Louis: Academic Press / Elsevier Science. ISBN 9781483221434. OCLC 952932441
- Jerome., Bracken, ([1968]). Vybrané aplikace nelineárního programování. McCormick, Garth P.,. New York,: Wiley. ISBN 0471094404. OCLC 174465
- L., Fox, Richard ([1971]). Optimalizační metody pro konstrukční návrh. Reading, Mass.,: Addison-Wesley Pub. Co. ISBN 0201020785. OCLC 150744
- Johnson, Ray C. Syntéza mechanického návrhu s optimalizačními aplikacemi. New York: Van Nostrand Reinhold Co., 1971.
- 1905-, Zener, Clarence, ([1971]). Inženýrský design geometrickým programováním. New York ,: Wiley-Interscience. ISBN 0471982008. OCLC 197022
- H., Mickle, Marlin ([1972]). Optimalizace v systémovém inženýrství. Sze, T. W., 1921-2017 ,. Scranton ,: Intext Educational Publishers. ISBN 0700224076. OCLC 340906.
- Optimalizace a design; [doklady]. Avriel, M. ,, Rijckaert, M. J. ,, Wilde, Douglass J. ,, Vědecký výbor NATO., Katholieke Universiteit te Leuven (1970-). Englewood Cliffs, NJ,: Prentice-Hall. [1973]. ISBN 0136380158. OCLC 618414.
- J., Wilde, Douglass (1978). Globálně optimální design. New York: Wiley. ISBN 0471038989. OCLC 3707693.
- J., Haug, Edward (1979). Aplikovaný optimální design: mechanické a konstrukční systémy. Arora, Jasbir S.,. New York: Wiley. ISBN 047104170X. OCLC 4775674.
- Uri., Kirsch, (1981). Optimální konstrukční návrh: koncepty, metody a aplikace. New York: McGraw-Hill. ISBN 0070348448. OCLC 6735289.
- Uri., Kirsch, (1993). Strukturální optimalizace: základy a aplikace. Berlín: Springer-Verlag. ISBN 3540559191. OCLC 27676129.
- Strukturální optimalizace: nejnovější vývoj a aplikace. Lev, Ovadia E., Americká společnost stavebních inženýrů. Strukturální divize., Americká společnost stavebních inženýrů. Strukturální rozdělení. Výbor pro elektronické výpočty. Výbor pro optimalizaci. New York, NY: ASCE. 1981. ISBN 0872622819. OCLC 8182361.
- Základy strukturální optimalizace: jednotný přístup. Morris, A. J. Chichester [West Sussex]: Wiley. 1982. ISBN 0471102008. OCLC 8031383.
- N., Siddall, James (1982). Optimální konstrukční návrh: principy a aplikace. New York: M. Dekker. ISBN 0824716337. OCLC 8389250.
- 1944-, Ravindran, A., (2006). Inženýrská optimalizace: metody a aplikace. Reklaitis, G. V., 1942-, Ragsdell, K. M. (2. vyd.). Hoboken, N.J .: John Wiley & Sons. ISBN 0471558141. OCLC 61463772.
- N. ,, Vanderplaats, Garret (1984). Numerické optimalizační techniky pro konstrukční návrh: s aplikacemi. New York: McGraw-Hill. ISBN 0070669643. OCLC 9785595.
- T., Haftka, Raphael (1990). Prvky strukturální optimalizace. Gürdal, Zafer., Kamat, Manohar P. (druhé vydání, vydání ed.). Dordrecht: Springer Nizozemsko. ISBN 9789401578622. OCLC 851381183.
- S., Arora, Jasbir (2011). Úvod do optimálního designu (3. vyd.). Boston, MA: Academic Press. ISBN 9780123813756. OCLC 760173076.
- S. ,, Janna, William. Návrh fluidních tepelných systémů (Vydání SI; čtvrté vydání ed.). Stamford, Connecticut. ISBN 9781285859651. OCLC 881509017.
- Strukturální optimalizace: stav a příslib. Kamat, Manohar P. Washington, DC: Americký letecký a astronautický institut. 1993. ISBN 156347056X. OCLC 27918651.
- Matematické programování pro průmyslové inženýry. Avriel, M., Golany, B. New York: Marcel Dekker. 1996. ISBN 0824796209. OCLC 34474279.
- Hans., Eschenauer, (1997). Aplikovaná konstrukční mechanika: základy pružnosti, nosné konstrukce, optimalizace konstrukce: včetně cvičení. Olhoff, Niels., Schnell, W. Berlin: Springer. ISBN 3540612327. OCLC 35184040.
- 1956-, Belegundu, Ashok D., (2011). Optimalizační koncepty a aplikace ve strojírenství. Chandrupatla, Tirupathi R., 1944- (2. vyd.). New York: Cambridge University Press. ISBN 9781139037808. OCLC 746750296.
- Okechi., Onwubiko, Chinyere (2000). Úvod do optimalizace konstrukčního návrhu. Horní sedlo, NJ: Prentice-Hall. ISBN 0201476738. OCLC 41368373.
- Optimalizace v akci: jednání konference o optimalizaci v akci, která se konala na univerzitě v Bristolu v lednu 1975. Dixon, L. C. W. (Laurence Charles Ward), 1935-, Matematický ústav a jeho aplikace. London: Academic Press. 1976. ISBN 0122185501. OCLC 2715969.
- P., Williams, H. (2013). Tvorba modelů v matematickém programování (5. vydání). Chichester, West Sussex: Wiley. ISBN 9781118506189. OCLC 810039791.
- Integrovaný design víceúrovňových, multifunkčních materiálů a produktů. McDowell, David L., 1956-. Oxford: Butterworth-Heinemann. 2010. ISBN 9781856176620. OCLC 610001448.
- M. ,, Dede, Ercan. Multifyzická simulace: aplikace a optimalizace elektromechanických systémů. Lee, Jaewook, Nomura, Tsuyoshi ,. Londýn. ISBN 9781447156406. OCLC 881071474.
- 1962-, Liu, G. P. (Guo Ping), (2001). Multiobjektivní optimalizace a řízení. Yang, Jian-Bo, 1961-, Whidborne, J.F. (James Ferris), 1960-. Baldock, Hertfordshire: Research Studies Press. ISBN 0585491941. OCLC 54380075.
Optimalizace strukturální topologie
- "Vytváření optimálních topologií v konstrukčním návrhu pomocí metody homogenizace". Počítačové metody v aplikované mechanice a strojírenství. 71 (2): 197–224. 1988-11-01. doi:10.1016/0045-7825(88)90086-2. ISSN 0045-7825.
- Bendsøe, Martin P (1995). Optimalizace strukturální topologie, tvaru a materiálu. Berlín; New York: Springer. ISBN 3540590579.
- Behrooz., Hassani, (1999). Homogenizace a optimalizace strukturní topologie: teorie, praxe a software. Hinton, E. (Ernest). London: Springer London. ISBN 9781447108917. OCLC 853262659.
- P., Bendsøe, Martin (2003). Optimalizace topologie: teorie, metody a aplikace. Sigmund, O. (Ole), 1966-. Berlín: Springer. ISBN 3540429921. OCLC 50448149.
- Optimalizace topologie ve strukturní a kontinuální mechanice. Rozvany, G. I. N., Lewiński, T.,. Vídeň. ISBN 9783709116432. OCLC 859524179.