本书系统阐述基于代理模型的优化设计理论与方法及其在船舶工程中的应用。全书共15章。第1章和第2章为基本理论和方法部分。第1章简要介绍基于代理模型优化方法的研究背景、关键技术和研究进展；第2章介绍序贯代理模型方法的基本理论。第3～12章为优化方法部分，分别阐述基于单一精度代理模型的优化方法、基于变可信度代理模型的优化方法，以及基于并行加点准则代理模型的优化方法。侧重分析各种算法的原理和思路，每个算法都用数学例子说明其迭代过程和特性，并用典型测试函数说明算法的有效性。第13～15章为应用部分，分别以2个水下航行器和1个船舶典型结构优化设计工程案例，开展前述理论与方法的应用验证。全书注重理论联系实际，力求深入浅出、概念清晰、算法简明，以便于读者理解原理和掌握算法。
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目录
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第1章 绪论 1
1.1 研究背景 3
1.2 关键技术 4
1.3 研究进展 4
1.3.1 高效全局优化方法研究进展 5
1.3.2 代理模型辅助智能优化方法研究进展 11
1.3.3 代理模型辅助合作协同进化方法研究进展 12
1.3.4 优化设计代理模型方法在船舶工程中的应用研究进展 16
参考文献 17
第2章 序贯代理模型方法的基本理论 33
2.1 代理模型原理 35
2.1.1 单精度Kriging代理模型 35
2.1.2 变可信度Kriging代理模型 37
2.2 标准高效全局优化方法 41
2.2.1 标准无约束EI准则的高效全局优化方法 41
2.2.2 标准无约束PI准则的高效全局优化方法 45
2.2.3 标准LCB准则的无约束高效全局优化方法 46
2.2.4 标准约束高效全局优化方法 46
2.3 代理模型辅助智能优化方法 51
2.3.1 遗传算法基本原理 51
2.3.2 合作协同进化算法基本原理 53
2.3.3 基于个体管理策略的代理模型辅助进化算法 54
2.3.4 基于代数管理策略的代理模型辅助进化算法 56
参考文献 57
第3章 基于信息熵的单精度序贯Kriging代理模型下置信边界优化方法 59
3.1 概述 61
3.2 基本思想 61
3.3 求解流程 62
3.4 数值算例及分析 65
参考文献 71
第4章 基于约束精度自检测的多阶段协同序贯代理模型优化方法 73
4.1 概述 75
4.2 目标函数和约束函数代理模型序贯加点准则 75
4.2.1 目标函数代理模型序贯加点准则 75
4.2.2 约束函数代理模型序贯加点准则 76
4.3 约束代理模型边界精度自检测方法 77
4.4 多阶段优化设计求解流程 78
4.5 数值算例及分析 80
4.5.1 示例函数 80
4.5.2 额外数值测试函数 84
参考文献 86
第5章 基于置信区间的序贯单精度代理模型辅助遗传优化方法 87
5.1 概述 89
5.2 基本思想 91
5.3 求解流程 93
5.4 数值算例及分析 97
参考文献 101
第6章 基于混合分组策略和样本迁移的协同贝叶斯优化方法 103
6.1 概述 105
6.2 混合分组策略 106
6.3 样本迁移策略 108
6.3.1 加法可分子问题的样本迁移策略 108
6.3.2 加法不可分问题的迁移GPR 模型 110
6.4 CBO-HGST 113
6.5 数值算例及分析 115
6.5.1 基准测试函数信息及参数设置 115
6.5.2 算法对比 116
6.5.3 参数分析 118
6.5.4 有效性分析 121
参考文献 122
第7章 基于变可信度PI准则的高效全局优化方法 123
7.1 概述 125
7.2 基本思想 125
7.2.1 拓展PI准则 125
7.2.2 约束拓展PI准则 128
7.3 求解流程 129
7.4 数值算例及分析 130
7.4.1 演示算例及分析 130
7.4.2 数学算例及分析 133
参考文献 142
第8章 基于信息熵的变可信度序贯代理模型下置信边界优化方法 143
8.1 概述 145
8.2 基本思想 145
8.3 求解流程 146
8.4 数值算例及分析 150
参考文献 152
第9章 基于CoV-LCB准则的变可信度序贯代理模型优化方法 153
9.1 概述 155
9.2 变可信度置信下界优化方法 155
9.2.1 变可信度置信下界准则 155
9.2.2 VF-LCB优化方法流程 157
9.2.3 数值算例及分析 158
9.3 变可信度约束置信下界优化方法 166
9.3.1 PoF函数辅助的变可信度置信下界优化方法 166
9.3.2 变可信度约束置信下界准则 166
9.3.3 VF-CLCB优化方法流程 169
9.3.4 数值算例及分析 170
参考文献 177
第10章 基于约束精度自检测的多阶段协同变可信度序贯代理模型优化方法 179
10.1 概述 181
10.2 目标和约束函数序贯加点准则 181
10.2.1 目标函数序贯加点准则 181
10.2.2 约束函数序贯加点准则 181
10.3 多阶段优化设计求解流程 184
10.4 数值算例及分析 186
10.4.1 示例函数 186
10.4.2 额外数值测试算例 191
参考文献 194
第11章 基于阈值多峰期望提高准则的并行高效全局优化方法 195
11.1 概述 197
11.2 基于阈值多峰EI准则的并行无约束EGO算法 197
11.2.1 基本思想 197
11.2.2 算法流程 199
11.2.3 阈值设置 202
11.2.4 数值算例及分析 202
11.3 基于阈值多峰CEI准则的并行约束EGO算法 209
11.3.1 阈值多峰CEI准则 209
11.3.2 数值算例及分析 210
参考文献 216
第12章 基于伪期望提高准则的并行高效全局优化方法 217
12.1 概述 219
12.2 基于伪EI 准则的并行无约束EGO算法 219
12.2.1 基本思想 219
12.2.2 影响函数 221
12.2.3 伪EI准则 223
12.2.4 算法流程 224
12.2.5 数值算例及分析 225
12.3 基于伪CEI准则的并行约束EGO算法 229
12.3.1 伪CEI准则 229
12.3.2 算法流程 229
12.3.3 数值算例及分析 230
参考文献 233
第13章 水下航行器非耐压加筋圆锥壳振动约束轻量化设计 235
13.1 概述 237
13.2 优化设计数学模型 237
13.3 基于并行EGO算法的优化设计 240
13.3.1 阈值多峰CEI算法的优化结果分析 241
13.3.2 伪CEI算法的优化结果分析 244
13.4 基于置信区间序贯代理模型的优化设计 247
参考文献 249
第14章 水下航行器变刚度加筋圆柱壳稳定性优化设计 251
14.1 概述 253
14.2 优化设计数学模型 253
14.3 基于约束精度自检测多阶段协同算法的优化设计 258
14.4 基于变可信度EGO算法的优化设计 263
参考文献 265
第15章 油轮中剖面优化设计 267
15.1 概述 269
15.2 优化设计数学模型 269
15.3 基于迁移代理模型辅助的合作贝叶斯优化设计 272
15.3.1 优化算法及参数设置 272
15.3.2 优化结果及分析 273
参考文献 275
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