(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211204800.6 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 (72)发明人 刘基盛　孙浩　李威　贾志新　 王津　钱凌云　邱林宾　 (74)专利代理 机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 1 1237 专利代理师 张仲波 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 高效求解约束问题的离心压气机叶轮优化 设计方法及装置 (57)摘要 本发明涉及离心压气机叶轮优化设计技术 领域， 特别是指一种高效求解约束问题的离心压 气机叶轮优化设计方法及装置， 方法包括： 计算 额定工况下的气动性能数值， 得到绝热效率； 设 定额定工况下离心压气机叶轮叶片气动构型优 化流程的目标函数和约束条件， 建立多个不同的 单一代理模型； 通过多个不同的单一代理模型， 创建多代理模型； 通过非线性Sigmoid激活函数 以及多代理模 型， 创建带动态惩罚机制的多代理 模型， 利用全局模型管理和局部模型管理策略， 进行样本填充； 重复执行直到总样 本的数量达到 预设数量， 停 止重复执行的操作， 根据总样本， 获 得离心压气机叶轮叶片的最佳气动几何构型。 采 用本发明， 可 以提高求解质量， 提升离心压气机 叶轮叶片多工况最佳构型的寻优效率。 权利要求书3页 说明书13页 附图7页 CN 115270361 A 2022.11.01 CN 115270361 A 1.一种高效求解约束问题的离心压气机叶轮优化设计方法， 其特征在于， 所述方法包 括： S1、 初始化样本数据； S2、 计算额定工况下的气动性能数值， 得到绝热效率； S3、 设定额定工况下离心压气机叶轮 叶片气动构型优化流程的目标函数和约束条件， 基于所述样本数据和绝热效率， 建立多个不同的单一代理模型； S4、 通过所述多个不同的单一代理模型， 创建集成的多代理模型； S5、 通过非线性Sigmoid激活函数以及创建的多代理模型， 创建带动态惩罚机制的多代 理模型； S6、 基于创建的带动态惩罚机制的多代理模型， 利用全局模型管理和局部模型管理策 略， 对所述样本数据进行样本填充； S7、 重复执行步骤S3至步骤S6， 直到样本填充后得到的总样本的数量达到预设数量， 停 止重复执行的操作， 根据所述总样本， 获得离心压气机叶轮叶片的最佳气动几何构型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述带动态惩罚机制的多代理模型的动态 惩罚机制的原则包括： 满足可行域的解不接受惩罚， 不满足可行域的解接受惩罚， 且不满足可行域的解的偏 离程度越大， 惩罚力度越大。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述通过非线性Sigmoid激活函数以及创 建的多代理模型， 创建带动态惩罚机制的多代理模型， 包括： 建立非线性Sigmo id激活函数； 建立违反约束函数； 将原约束问题转化为无约束问题， 利用创建的多代理模型求解无约束问题， 得到带动 态惩罚机制的多代理模型。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述建立非线性Sigmo id激活函数， 包括： 把优化问题中不满足可行域的解的集合中的主要区间 线性映射到非线性 Sigmoid曲线变量区间 上， 线性映射 函数的数 学表达式如下式 （1） ： 其中， 表示第一系数， 表示第二系数， 所述 和 由不满足可行域的解的区间上下 限和Sigmo id激活函数的变量区间的上 下限计算得到 。 5.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述建立违反约束函数， 包括： 建立违反约束函数 ， 所述违反约束函数的数 学表达式如下式 （2） ： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270361 A 2其中， 为约束条件的上边界； 为约束条件的下边界； 表示线性 映射函数； 为非线性Sigmo id激活函数， 所述 的数学表达式如下式 （3） ： 。 6.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述对所述样本数据进行样本填充， 包括： 求解得到不确定性最大数据的近似评估值、 全局最优数据的近似评估值和局部最优数 据的近似评估值， 对所述不确定性最大数据的近似评估值、 全局 最优数据的近似评估值和 局部最优数据的近似评估解进行昂贵计算， 将昂贵计算得到的昂贵数据填充到样本数据 中。 7.一种高效求解约束问题的离心压气机叶轮优化设计装置， 其特征在于， 所述装置包 括： 获取模块， 用于初始化样本数据； 计算模块， 用于计算 额定工况下的气动性能数值， 得到绝热效率； 建立模块， 用于设定额定工况下离心压气机叶轮叶片气动构型优化流程的目标函数和 约束条件， 基于所述样本数据和绝热效率， 建立多个不同的单一代理模型； 第一创建模块， 用于通过 所述多个不同的单一代理模型， 创建集成的多代理模型； 第二创建模块， 用于通过非线性Sigmoid激活函数以及创建的多代理模型， 创建带动态 惩罚机制的多代理模型； 填充模块， 用于基于创建的带动态惩罚机制的多代理模型， 利用全局模型管理和局部 模型管理策略， 对所述样本数据进行样本填充； 循环模块， 用于重复执行步骤S3至步骤S6， 直到样本填充后得到的总样本的数量达到 预设数量， 停止重复执行的操作， 根据所述总样本， 获得离心压气 机叶轮叶片的最佳气动几 何构型。 8.根据权利要求7所述的装置， 其特征在于， 所述带动态惩罚机制的多代理模型的动态 惩罚机制的原则， 包括： 满足可行域的解不接受惩罚， 不满足可行域的解接受惩罚， 且不满足可行域的解的偏 离程度越大， 惩罚力度越大。 9.根据权利要求7 所述的装置， 其特 征在于， 所述第二创建模块， 用于： 建立非线性Sigmo id激活函数； 建立违反约束函数； 将原约束问题转化为无约束问题， 利用创建的多代理模型求解无约束问题， 得到带动 态惩罚机制的多代理模型。 10.根据权利要求9所述的装置， 其特 征在于， 所述第二创建模块， 用于： 把优化问题中不满足可行域的解的集合中的主要区间 线性映射到非线性 Sigmoid曲线变量区间 上， 线性映射 函数的数 学表达式如下式 （1） ： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270361 A 3