基于多重耦合聚类的复杂产品多变量关联设计模型分解.pdf

基于多重耦合聚类的复杂产品多变量

关联设计模型分解木

摘要：为了提高复杂产品设计模型分解后的聚合度，提高复杂产品优化设计效率，提出一种基于多重耦合聚类的复杂产品多

变量关联设计模型分解方法。基于敏感度计算和耦合特性分析，建立表征设计模型中设计变量与设计函数耦合关联、设计变

量耦合关联、设计函数耦合关联等多重耦合强弱的综合耦合度矩阵。然后通过综合耦合度矩阵降维和耦合二元树构建，实现

耦合度大的变量函数初步聚类：通过二元树分支间耦合度比较，实现变量函数集聚类。最后以二元树分支为可选分割点，以

分解后模型聚合度最高为目标实现设计模型分解。以大型空分装备中填料设计模型分解和透平膨胀机设计模型分解为例验证

了方法的有效性。

关键词：多重耦合综合耦合度矩阵二元树聚合度设计模型分解

中图分类号：TP391

MultivariableCorrelativeModelDecompositionforComplexProduct

DesignBasedonClusteringwithMultipleCouplings

Abstract：Toraisetheclusteringdergeeafterdesigndecomposition，andhtenincreasedesingefficiencyofcomplexproducts，a

desingdecompositionmethodbasedonclusteringwihtmultiplecouplingsisproposed．Themarxofsynhteticcouplingdegrees

(MSCD)，whichincludescouplingsbetweenvariablesandfunctions，couplingsamongvariables，nadcouplingsamongfunctions，is

createdbasedonsensitivitynaalysisandcouplingscharacteristicsnaalysistoreflectmaountsofcouplingdegrees．Initialclusteringof

variablesnadfunctionsraeaccomplishedthroughdimensionalreductionofMSCDandstructureofcouplnigbniarytree。Clustering

ofaggregationsofvariablesnadfunctionsareaccomplishedthroughcomparisonofcouplingdergeesmaongbrnachesofthebinary

tree．Thedesignmodelisdecomposedtoreachhtegreatestclusteringdergees．Thepackingnadturboexpnaderinlragescaleair

sepraationequipmentraetakenasexmaplestoverifytheeffectivenessoftheapproach．

Keywords：MultiplecoupleSynhteticcouplnigdergeemarxBinarytreeClusteringdegreeDesingmodeldecomposition

型是一个强耦合、高维度的模型。为了提高设计效

0前言率，常将复杂产品设计模型分解为几个低维度的子

模型，然后采用协同优化J、并行子空间优化j【等多

复杂产品中存在多设计变量、多设计目标、多学科优化方法进行求解。国内外学者在分析变量函

设计约束的多重耦合¨。在复杂产品设计模型中，数耦合关联关系基础上，提出了一系列的设计模型

考虑不同设计目标和设计约束时，同一个设计变量分解方法。例如，TYSON14]综述了设计结构矩阵在

的最优设计值不同，且设计变量取值的变化会引起设计模型分解、设计过程分解和组织结构分解中的

关联设计变量最优值的变化，因