基于kriging模型和两目标约束应对策略的代理优化算法

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1、基于Kriging模型和两目标约束应对策略的代理优化算法张建侠马义中张延静欧阳林寒南京理工大学经济管理学院南京航空航天大学经济与管理学院摘要：针对包含黑箱约束的复杂工程系统的优化设计问题，提岀一种基于Kriging模型和两目标约束应对策略的代理优化算法。该算法将改进目标函数的期望改进准则和刻画可行域边界的可行性概率准则同时作为优化目标，从得到的Pareto集屮选取新试验点，在提高新试验点选取目的性的同时也使新试验点兼具探索最优解和开发可行域边界的能力。最后，通过两个数学算例和一个工程算例将所提算法与已有算法做比较，计算

2、结果表明基于两目标约束应对策略的代理优化算法具有更高的优化精度、效率和稳健性。关键词:作者简介：张建侠（1980-）,程、计算机试验设计与分析、黑箱约束;Kriging模型；代理优化算法;两冃标约束应对策略;期望改进;可行性概率；男，山西长治人，博士研究生，研究方向：质量工机器学习，E-mail:zhangjx_nust@outlook.com;作者简介：马义中（1964-），男，河南泌阳人，教授、博士生导师，研究方向:质量工程、质量管理，通信作者；E-mai1:yzma-2004@163.com;作者简介：张延静（1

3、989-）,女，河南信阳人，博士研究生，研究方向：试验设计与可靠性、质量工程；作者简介：欧阳林寒（1987-），男，江西九江人，讲师、博士、硕士生导师，研究方向:质量管理与质量工程。收稿日期：2017-08-20基金：国家自然科学基金资助项目（71471088;71371099;71702072）Asurrogate—basedoptimizationalgorithmbasedonKrigingmodelsandabi-objectiveconstraint-handlingstra/tegyZHANGJianxia

4、MAYizhongZHANGYanjingOUYANGLinhanSchoolofEconomicsandManagement,NanjingUniversityofScienceandTechnology;SchoolofEconomicsandManagement,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics;Abstract：Tosolvethedesignoptimizationproblemsofcomplexengineeringsystemswithblack

5、-boxconstraints,asurrogate-basedoptimizationalgorithmisproposedbasedonKrigingmodelsandabi-objectiveconstraint~handlingstrategy.Thisalgorithmaimstooptimizetheexpectedimprovement(improvingtheobjectivefunction)andtheprobabilityoffeasibility(characterizingthefeasibl

6、eregionbounddry)simultaneously,andselectsnewtrialsfromParetosetspurposefullysoastomakethenewaddedtrialshavetheabi1itytobalanceexplorationoftheoptimalsolutionvs.exploitationofthefeasibleregionboundary.Theproposedalgorithmistestedontwonumericalandoneengineeringben

7、chmarksandiscomparedwiththeexistedalgorithms.Thenumericalresultsindicatethattheproposedalgorithmbasedonthebi-objectiveconstraint-handlingstrategyismoreaccurate,efficientandrobust.Keyword：black-boxconstraint;Krigingmodel;surrogate-basedoptimizationdlgorithm;bi-ob

8、jectiveconstraint-handlingstrategy;expectedimprovemenl;probabilityoffeasibility;Received：2017-08-200引言学科建模技术、数值计算技术和计算机软硬件的发展，促进了基于计算流体力学、有限元分析等方法的高精度仿真模型在工程优化设计(如飞行器