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參數(shù)降維

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創(chuàng)建者:匿名 創(chuàng)建時(shí)間:2026-01-04
參數(shù)降維圖1

參數(shù)降維的實(shí)例教程

同樣地,改變17個(gè)設(shè)計(jì)變量,船體幾何改變,點(diǎn)擊From CAD,會(huì)反推出6個(gè)主參數(shù)的值。 3D窗口可在幾何上顯示各個(gè)參數(shù)的敏感性。上圖設(shè)置了主參數(shù)Parameter 1的敏感性顯示,下圖為對(duì)應(yīng)的顯示效果。顏色從藍(lán)到紅對(duì)應(yīng)參數(shù)對(duì)幾何影響效果從小到大。 四、基于降維采樣 靜水阻力用shipflow計(jì)算,連接完成后,提取出優(yōu)化目標(biāo)Rt。點(diǎn)擊Optimize>Sobol,進(jìn)行采樣。 設(shè)置采樣數(shù)200,應(yīng)用dimensionalityReduction1,設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)Rt,點(diǎn)擊綠色按鈕開始。 基于降維后的6個(gè)主參數(shù)sobol采樣點(diǎn)的分布與基于17個(gè)設(shè)計(jì)變量采樣點(diǎn)分布有明顯區(qū)別。下圖為基于17個(gè)變量的樣本點(diǎn)分布情況,可以看出200個(gè)樣本點(diǎn)在設(shè)計(jì)空間均勻分布。 Sobol樣本點(diǎn)分布(降維前) 降維后,200個(gè)樣本點(diǎn)分布更集中,可以理解為采樣更集中在變形的高效區(qū)。 Sobol樣本點(diǎn)分布(降維后) 采樣結(jié)果如下圖所示,降維前最優(yōu)Rt=83.2188N,較母型船優(yōu)化2.5%,降維后最優(yōu)Rt=81.3979N,優(yōu)化4.7%。 降維前(左)與降維后(右)Rt采樣結(jié)果對(duì)比 五、基于降維優(yōu)化 基于采樣的最優(yōu)結(jié)果進(jìn)行50次基于TSearch算法的優(yōu)化,優(yōu)化歷程如下圖: 降維前(左)與降維后(右)Rt優(yōu)化歷程對(duì)比 由圖可知,基于降維后的6個(gè)主參數(shù)的優(yōu)化收斂效果明顯更好。最終的優(yōu)化結(jié)果為:降維前Rt=82.2869N,優(yōu)化3.6%,降維后Rt=80.708N,優(yōu)化5.5%。 六、結(jié)論 利用參數(shù)降維方法允許用戶在設(shè)計(jì)階段選擇更多的設(shè)計(jì)變量,并在優(yōu)化階段通過降維減少設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù),有效降低優(yōu)化成本,減少優(yōu)化項(xiàng)目的時(shí)間,并取得更好的優(yōu)化效果。
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optiSLang通過敏感性分析找到重要參數(shù),并自動(dòng)過濾不重要參數(shù),實(shí)現(xiàn)參數(shù)降維,減少計(jì)算量。 提供了具有自主學(xué)習(xí)功能的AMOP技術(shù),可以在關(guān)鍵位置進(jìn)行自動(dòng)加密采樣;也可以通過局部精度控制進(jìn)行自主局部判斷和加密采樣處理。 敏感性分析 03、智能優(yōu)化設(shè)計(jì),得出性能優(yōu)良的產(chǎn)品方案 optiSLang擁有非常完備的優(yōu)化算法,針對(duì)不同的優(yōu)化問題需要選擇正確的高效的優(yōu)化算法,這成為優(yōu)化設(shè)計(jì)正確應(yīng)用的難題。optiSLang提供優(yōu)化算法決策樹,根據(jù)所獲得信息自動(dòng)推薦優(yōu)化算法,讓工程問題的解決更加高效準(zhǔn)確。 Ansys optiSLang可自動(dòng)推薦優(yōu)化算法 04、魯棒性設(shè)計(jì)和可靠性分析,提升加工質(zhì)量 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有穩(wěn)健性或可靠性的要求,一個(gè)穩(wěn)健(可靠)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)其性能不應(yīng)該受到隨機(jī)擾動(dòng)因素太大的影響,即設(shè)計(jì)參數(shù)的離散性不應(yīng)該導(dǎo)致產(chǎn)品性能過大的波動(dòng)。optiSLang的穩(wěn)健性/可靠性分析可以分析產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù),如材料、幾何、加工或者環(huán)境因素的離散性對(duì)產(chǎn)品性能的影響程度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)健性/可靠性的評(píng)估與優(yōu)化。 Ansys optiSLang 還提供了嵌套式的循環(huán)流程,實(shí)現(xiàn)基于魯棒性的自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì),工程師采用此流程可實(shí)現(xiàn)任何魯棒性水平的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
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首先是模型標(biāo)定/參數(shù)識(shí)別,通過仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)合,提高仿真精度;第二是參數(shù)敏感性分析,幫助工程師理解設(shè)計(jì)并生成最佳元模型,專家經(jīng)驗(yàn)快速增長(zhǎng);第三是優(yōu)化設(shè)計(jì),探索空間最優(yōu)解;第四魯棒性設(shè)計(jì),考慮變量的分散性進(jìn)行魯棒性和可靠性分析。 01 模型標(biāo)定/參數(shù)識(shí)別,提升仿真置信度 仿真置信度是每個(gè)仿真工程師都會(huì)面臨的難題,工作中常見的影響仿真置信度的不確定因素有:材料本構(gòu)及參數(shù)、邊界參數(shù)、仿真模型精度等;Ansys optiSLang提供了模型標(biāo)定功能,能夠結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合上述不確定參數(shù),從而獲得高精度仿真模型和方式,為仿真標(biāo)準(zhǔn)化奠定基礎(chǔ)。 模型標(biāo)定的實(shí)現(xiàn)流程 02 敏感性分析,快速獲取專家經(jīng)驗(yàn) 敏感性分析是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中不可或缺的環(huán)節(jié),一方面幫助工程師深度理解設(shè)計(jì)及參數(shù)關(guān)系;另一方面為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供最佳元模型(MOP)。 Ansys optiSLang在這個(gè)環(huán)節(jié)體現(xiàn)了三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)功能: 通過一個(gè)預(yù)測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)測(cè)系數(shù)(CoP - Coefficient of Prognosis)來評(píng)估對(duì)實(shí)際模型的預(yù)測(cè)質(zhì)量,該COP采用交叉驗(yàn)證的方式保證MOP擬合質(zhì)量不受無關(guān)干擾參數(shù)的影響。 optiSLang通過敏感性分析找到重要參數(shù),并自動(dòng)過濾不重要參數(shù),實(shí)現(xiàn)參數(shù)降維,減少計(jì)算量。
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▌ 半開式大流量系數(shù)模型級(jí)開發(fā)(北京) 主講:以現(xiàn)有的參數(shù)較為接近的高效模型級(jí)作為研究基礎(chǔ),開展了大流量系數(shù)模型級(jí)的開發(fā)。使用Cadence CFD 軟件的參數(shù)化和自動(dòng)優(yōu)化模塊完成優(yōu)化設(shè)計(jì);通過手動(dòng)調(diào)節(jié)蝸殼截面積修正系數(shù),完成整個(gè)模型系統(tǒng)級(jí)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 ▌ 基于自適應(yīng)特征選擇的高不確定性方法在葉輪機(jī)械性能評(píng)估中的應(yīng)用(北京) 主講:采用Cadence CFD軟件,針對(duì)復(fù)雜環(huán)境的葉輪機(jī)械領(lǐng)域進(jìn)行全三維數(shù)值仿真。提出了一種自適應(yīng)的基于特征選擇的高維參數(shù)降維方法,使得樣本量降低一個(gè)數(shù)量級(jí),大大提高了不確定性量化評(píng)估在工程實(shí)踐中可行性,首次在多級(jí)壓氣機(jī)中開展高維度的影響評(píng)估。 ▌ 基于Cadence三維氣動(dòng)計(jì)算的渦輪冷卻器軸向力研究(北京) 主講:在分析動(dòng)壓懸浮空氣循環(huán)機(jī)軸向力產(chǎn)生原因基礎(chǔ)上,分別采用數(shù)值計(jì)算方法與理論公式計(jì)算法對(duì)其軸向力進(jìn)行計(jì)算。利用Cadence CFD建立了包含窄縫間隙(輪背間隙、密封間隙軸承間隙)的渦輪端和壓氣機(jī)端計(jì)算域幾何模型,渦輪端密封進(jìn)口的邊界條件考慮了軸承氣流向渦輪端的沿程損失。 ▌ 開發(fā)高效汽輪機(jī)的氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與未來需求(上海) 主講:汽輪機(jī)設(shè)計(jì)中所涵蓋的技術(shù)問題以及汽輪機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀,以及對(duì)未來技術(shù)發(fā)展的展望。 ▌磁懸浮離心葉輪設(shè)計(jì)開發(fā)與商業(yè)化落地(上海) 主講:仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)極大的縮短了產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間,提高研發(fā)效率。采用高效三元流葉輪氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),完成了磁懸浮離心葉輪的設(shè)計(jì)與開發(fā)。
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卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) – CNN 解決的第一個(gè)問題就是“將復(fù)雜問題簡(jiǎn)化”,把大量參數(shù)降維成少量參數(shù),再做處理。 他能夠有效的將大數(shù)據(jù)量的圖片降維成小數(shù)據(jù)量,有效的保留圖片特征,符合圖片處理的原則, 更重要的是:我們?cè)诖蟛糠謭?chǎng)景下,降維并不會(huì)影響結(jié)果。比如1000像素的圖片縮小成200像素,并不影響肉眼認(rèn)出來圖片中是一只貓還是一只狗,機(jī)器也是如此。 其實(shí)AI算法之類并不是什么最新的東西,建議讀下深度學(xué)習(xí)三巨頭之一 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之父楊立昆的《科學(xué)之路》,AI 算法發(fā)展坎坷,其實(shí)幾十年之前就在研究和商用,中途幾經(jīng)周折發(fā)展緩慢。 到了現(xiàn)在AI 這么火主要得益于當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的積累,所以可想而知未來AI技術(shù),對(duì)于數(shù)據(jù)的重要性,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全的重要性。 另外一個(gè)軟件是路徑規(guī)劃。 而當(dāng)前算法主要是應(yīng)用層面,所以各家都在宣稱自己算法的時(shí)候,其實(shí)本質(zhì)沒有多大的變化,主要是基于自己數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練模型不同,另外一點(diǎn)是傳感器的融合,目前鮮有前融合的方案,前融合就是把所有的以上講到的傳感器信息先集合統(tǒng)一處理,當(dāng)前主要采用后融合,例如視覺處理輸出結(jié)論,雷達(dá)輸出結(jié)論,激光雷達(dá)輸出結(jié)論,然后根據(jù)各個(gè)傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行不同的權(quán)重處理。這種方式說的好一點(diǎn)就是冗余。 關(guān)于功能 自動(dòng)駕駛功能,根據(jù)容易程度可以劃分為應(yīng)對(duì)三種場(chǎng)景的功能,然后各家不論分的多細(xì),其實(shí)都是基于這些場(chǎng)景的微分類和拓展。
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參數(shù)降維圖2

參數(shù)降維的最新內(nèi)容

六、結(jié)論 利用參數(shù)降維方法允許用戶在設(shè)計(jì)階段選擇更多的設(shè)計(jì)變量,并在優(yōu)化階段通過降維減少設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù),有效降低優(yōu)化成本,減少優(yōu)化項(xiàng)目的時(shí)間,并取得更好的優(yōu)化效果。具體比較見下表: 注:采用CFD軟件為SHIPFLOW 7. 1 。單個(gè)算例仿真時(shí)長(zhǎng)為40分鐘。
提出了一種自適應(yīng)的基于特征選擇的高維參數(shù)降維方法,使得樣本量降低一個(gè)數(shù)量級(jí),大大提高了不確定性量化評(píng)估在工程實(shí)踐中可行性,首次在多級(jí)壓氣機(jī)中開展高維度的影響評(píng)估。 ▌ 基于Cadence三維氣動(dòng)計(jì)算的渦輪冷卻器軸向力研究(北京) 主講:在分析動(dòng)壓懸浮空氣循環(huán)機(jī)軸向力產(chǎn)生原因基礎(chǔ)上,分別采用數(shù)值計(jì)算方法與理論公式計(jì)算法對(duì)其軸向力進(jìn)行計(jì)算。
卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) – CNN 解決的第一個(gè)問題就是“將復(fù)雜問題簡(jiǎn)化”,把大量參數(shù)降維成少量參數(shù),再做處理。 他能夠有效的將大數(shù)據(jù)量的圖片降維成小數(shù)據(jù)量,有效的保留圖片特征,符合圖片處理的原則, 更重要的是:我們?cè)诖蟛糠謭?chǎng)景下,降維并不會(huì)影響結(jié)果。
(2)參數(shù)化建模: 基于拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果建立參數(shù)化CAD模型; (3)參數(shù)優(yōu)化: 利用參數(shù)優(yōu)化軟件optiSLang對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化后的參數(shù)化進(jìn)行敏感性分析,獲得了對(duì)響應(yīng)(即:骨架質(zhì)量和豎向一階共振頻率)影響較大的參數(shù),而過濾掉那些對(duì)響應(yīng)影響很小的參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)空間降維
optiSLang通過敏感性分析找到重要參數(shù),并自動(dòng)過濾不重要參數(shù),實(shí)現(xiàn)參數(shù)降維,減少計(jì)算量。 提供了具有自主學(xué)習(xí)功能的AMOP技術(shù),可以在關(guān)鍵位置進(jìn)行自動(dòng)加密采樣;也可以通過局部精度控制進(jìn)行自主局部判斷和加密采樣處理。
DOE輸出的仿真結(jié)果曲線 optiSLang通過敏感性分析找到重要參數(shù),并自動(dòng)過濾不重要參數(shù),實(shí)現(xiàn)參數(shù)降維,減少計(jì)算量。通過一個(gè)預(yù)測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)測(cè)系數(shù)(CoP - Coefficient of Prognosis)來評(píng)估對(duì)實(shí)際模型的預(yù)測(cè)質(zhì)量,為后續(xù)設(shè)計(jì)提供最佳預(yù)測(cè)元模型(MoP- Metamodel of Optimal)。
optiSLang通過敏感性分析找到重要參數(shù),并自動(dòng)過濾不重要參數(shù),實(shí)現(xiàn)參數(shù)降維,減少計(jì)算量。 提供了具有自主學(xué)習(xí)功能的AMOP技術(shù),可以在關(guān)鍵位置進(jìn)行自動(dòng)加密采樣;也可以通過局部精度控制進(jìn)行自主局部判斷和加密采樣處理。