注意到液压加载系统缓冲性能的仿真结果有如下几个典型特征:⑴仿真结果为一系列离散值,这些值之间的关系不易用解析式表达;⑵仿真结果随着结构参数的不同而变化,而两者的变化关系无法用解析式表达,变化趋势难以估计;⑶仿真结果和约束条件都存在非线性问题。这些典型特征决定了优化目标函数的性态是非常复杂的。因此,必须选择一种能够直接寻优的算法,它不仅能够求解约束非线性问题,还必须能够适应目标函数的性态。本文经过分析比较,选择了解决这类问题比较有效的复合形法。通过数字仿真,对液压系统的各结构参数进行敏感度分析,并结合工程问题优化中变量选取的一般准则,可以选出对缓冲性能影响最大的若干关键参数作为被优参数。同时,应当考虑各参量是否需要无量纲化,是否需要变换数量级,以确保目标函数对被优参数的变化足够灵敏,优化过程稳定,优化计算收敛性好。
值得注意的问题用该框图编制的优化程序在计算机上运行时,由于优化过程较复杂,被优参数的变化范围较大,为了尽快得到正确结果,本文着重解决了以下几个问题:(1)考虑到液压加载系统实际工作中的精度要求,以及复合形算法接近目标值时,收敛速度慢的特点,对优化结果的精度不宜选得过高。通过预先分析目标函数值,提出合理的计算精度要求是非常有效的;(2)液压系统一般为非线性系统。在对非线性系统优化时,有可能求出的是局部最优解。针对这个特点,笔者编程时采取了二步优化的策略。在优化开始阶段,采用给定一个可行顶点,随机产生其余(n-1)个可行顶点的方法来获得初始复合形(n是复合形顶点个数),从而保证每次搜索都从比较分散的初始点开始,在可行域内充分地寻优。多次运用随机初始复合形方法,以获取若干组函数值较优的可行点。之后,将这些可行点作为初始点,进入给定初始复合形顶点的优化流程进行运算。最后,经过总体比较即可获得全局最优解。