Surrogate Modeling Techniques and Heuristic Optimization Methods Applied to Design and Identification Problems / Surrogate modeling techniques and heuristic optimization methods applied to design and identification problems

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

Avanços na capacidade de processamento computacional popularizaram a otimização numérica como uma ferramenta de engenharia. Contudo, eles favoreceram também o aumento na complexidade das simulações. Como resultado, o custo computacional de simulações complexas de alta fidelidade em engenharia dificultam o uso exclusivo de simulações em otimização. Esta pesquisa de doutorado representa um esforço em combinar técnicas de otimização global e meta-modelagem como uma forma de usar racionalmente os recursos computacionais e aumentar o nível de informação obtida durante a tarefa de otimização. As técnicas mencionadas acima foram usadas na resolução dos problemas contínuo-discretos do projeto ótimo de uma estrutura veicular e componentes estruturais aeronáuticos; identificação de derivadas de controle e estabilidade longitudinal de aviões e modelo não linear de trem de pouso; e melhoramento de meta-modelos via adição de simulações. Além disso, a solução do problema combinatorial do hipercubo latino ótimo também foi implementado. Ao final da pesquisa, a principal lição é que, assim como também acontece com algoritmos clássicos de otimização, o sucesso no uso de métodos heurísticos é altamente dependente do problema, nível de fidelidade das simulações, nível das informações já conhecidas do problema, e, obviamente, recursos computacionais. Desta forma, o uso de fidelidade variável e metamodelagem juntamente com métodos heurísticos de otimização é uma estratégia bem sucedida, uma vez que métodos heurísticos não requerem informação sobre o gradiente (isto é, os recursos são diretamente usados na busca e não há propagação dos erros devido ao cálculo dos gradientes); e eles têm a tendência em encontrar a solução global ou próxima dela. Em alguns casos, uma combinação em cascata de métodos de otimização heurísticos e clássicos pode compor uma estratégia viável para aproveitar as capacidades de busca global e local dos algoritmos individuais.

ASSUNTO(S)

engenharia mecanica modelagem por fidelidade variável surrogate modeling inverse problems métodos heurísticos de otimização, meta-modelagem otimização de projeto otimização matemática heuristic optimization variable-fidelity modeling problemas inversos vibração design optimization

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