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第1章 绪论1

1.1 多领域物理系统的仿真优化方法概述2

1.1.1 多领域物理系统建模与仿真技术2

1.1.2 多领域物理系统的仿真优化方法9

1.2 多领域物理系统仿真优化相关技术进展12

1.2.1 多领域物理系统仿真求解技术12

1.2.2 多学科设计优化方法15

1.2.3 多领域物理系统仿真优化算法18

1.3 多领域物理系统仿真优化方法展望23

参考文献25

第2章 多领域物理系统仿真优化建模技术30

2.1 多领域系统仿真优化问题一般模型30

2.2 多领域物理系统仿真建模31

2.2.1 文本建模31

2.2.2 可视化建模32

2.2.3 自顶向下建模37

2.2.4 知识建模44

2.2.5 外部接口建模48

2.3 多领域物理系统仿真优化建模54

2.3.1 基于多领域物理系统仿真求解器的优化建模55

2.3.2 多实例、多目标优化问题的启发式建模57

2.3.3 多领域物理系统仿真优化递阶混合建模61

2.4 仿真优化模型的Modelica表达63

参考文献65

第3章 多领域物理系统仿真优化支撑技术67

3.1 多领域物理系统仿真求解技术67

3.1.1 方程系统的结构关联矩阵67

3.1.2 结构关联矩阵的二部图表示与最大匹配68

3.1.3 方程系统的匹配方阵与有向图表示69

3.1.4 有向图强连通分量搜索70

3.1.5 拓扑排序72

3.2 面向仿真优化的最小求解策略74

3.2.1 最小求解图74

3.2.2 算例分析77

3.3 敏度分析技术与模型实验80

3.3.1 拟梯度法80

3.3.2 复步微分法81

3.3.3 自动微分法82

3.3.4 模型实验88

3.4 优化过程的并行处理91

3.4.1 SQP算法的并行化92

3.4.2 并行调度算法94

3.4.3 SQP并行优化过程98

3.4.4 实例分析102

3.5 多领域知识模型的推理求解106

3.5.1 多领域系统变型模板107

3.5.2 多领域系统中的知识约束108

3.5.3 模板模型的推理求解109

3.5.4 结构确定109

3.5.5 参数确定115

3.5.6 运行实例116

3.6 模型集成接口118

参考文献123

第4章 面向Modelica模型的仿真优化求解算法125

4.1 多领域物理系统仿真优化流程及常用算法实现125

4.1.1 多领域物理系统仿真优化求解流程125

4.1.2 多领域物理系统仿真平台的常用优化算法实现127

4.1.3 多领域物理系统仿真优化问题的规划求解与协同优化132

4.2多 领域物理系统的多目标优化方法134

4.2.1 Pareto适应度函数135

4.2.2 基于Pareto适应度函数和序列近似模型的多目标优化137

4.2.3 基于Pareto适应度函数的多目标粒子群优化144

4.3 多领域物理系统动态响应优化150

4.3.1 问题的提出150

4.3.2 谱元法151

4.3.3 基于谱元法的动态响应优化155

4.3.4 算例分析155

4.4 多领域物理系统混合离散优化方法162

4.4.1 混合离散变量优化问题特点163

4.4.2 混合离散变量优化相对敏度法164

参考文献174

第5章 面向多领域物理系统仿真优化的响应面方法176

5.1 概述176

5.2 常用试验设计方法179

5.2.1 经典试验设计方法179

5.2.2 全空间分布采样182

5.2.3 自适应序列试验设计法183

5.3 常用响应面模型190

5.3.1 多项式回归模型190

5.3.2 Kriging模型191

5.3.3 径向基函数模型194

5.3.4 支持向量回归模型196

5.3.5 其他常规响应面模型199

5.4 样条响应面与B样条响应面模型202

5.4.1 MARS响应面方法202

5.4.2 Fast MARS算法206

5.4.3 BMARS响应面210

5.4.4 B样条响应面212

5.5 增量响应面算法217

5.6 自适应细分RSM模型221

5.7 各响应面模型测试232

参考文献244

第6章 多领域物理系统全局仿真优化算法248

6.1 概述248

6.2 启发式直接搜索算法250

6.2.1 细分矩形算法250

6.2.2 模式追踪采样算法251

6.3 区域缩减方法253

6.3.1 变量筛选253

6.3.2 阈值方法255

6.3.3 粗糙集方法257

6.3.4 移动指标策略法263

6.3.5 信任域方法266

6.3.6 其他区域缩减方法272

6.4 基于单响应面的全局优化算法277

6.4.1 基于PRS的全局优化方法277

6.4.2 基于Kriging模型的全局优化方法281

6.4.3 基于RBF模型的全局优化方法286

6.4.4 基于SVR模型的全局优化方法290

6.5 基于混合多响应面的全局优化方法292

6.5.1 基于MARS与PRS组合方法292

6.5.2 HAM算法293

6.5.3 MSGO算法295

6.6 全局仿真优化实例297

6.6.1 标准全局优化函数测试297

6.6.2 全局仿真优化实例303

参考文献307

第7章 多领域物理系统仿真优化平台及工程应用310

7.1 多领域物理系统仿真优化平台310

7.2 应用实例324

参考文献333