代理模型 — CAE术语解释
代理模型
我想做碰撞解析的优化,但是一次计算需要10小时,所以没法运行数百次……有什么好方法吗?
正是代理模型(代理模型)能解决这样的问题。从数十到数百次模拟结果中,通过数学方法构建"输入参数→输出(变形量、能量吸收等)"的近似模型。代理模型的单次评估只需毫秒级,因此数万次优化循环也变得现实可行。
定义
代理模型有哪些种类?
最优化中的作用
如何检验代理模型的精度?
通过留一交叉验证和 R² 值检验。R² > 0.95 就表示精度实用,但在外推域精度没有保证,所以最优解必须用原始模拟进行验证,这是铁则。
最优化的形式化表达如下。代理模型是目标函数 c 的近似。
拓扑优化的定式化: $\min_{\rho} c(\mathbf{u}) = \mathbf{F}^T \mathbf{u}$ subject to $V \leq V^*$
如何选择采样点?
用实验设计(DoE)均衡分布。拉丁超立方采样(LHS)是标准方法。设计变量 5 个的话,50~100 个点是目标。用自适应采样在需要的区域增加采样点会更高效。
相关术语
请告诉我代理模型的相关概念。
Kriging、响应面、DoE 这三个是代理模型的基础技术。
如果用数十次计算就能做出 10 小时一次的优化,这太现实了。我先从用 LHS 获取学习数据开始。
可以用 Python 的 SMT(代理建模工具箱)或 modeFRONTIER 从代理构建到优化全自动化。最优解是代理上的值,所以最后别忘了用原始计算来验证。
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