以MATLAB GUI为平台的代理模型优化设计工具箱

高玉琼，吕利叶，李建飞，宋学官

（大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116023）

1 引言

代理模型是一种被广泛应用于工程设计及优化问题中的数学近似方法［1］。在复杂系统的设计空间中，能够以较少样本点为基础拟合出系统输入参数和输出值之间的关系，具有拟合精度好、成本低、工作效率高等特点。常用的代理模型技术包括多项式拟合曲面（Polynomial Regression Surface，PRS）［2］、径向基函数（Radial Basis Function，RBF）［3］、克里金（Kriging，KRG）［4］等，基于代理模型技术的优化设计流程一般，如图1所示。i SIGHT和MATLAB具有强大的计算及优化能力，但操作门槛较高，对于用户的专业知识能力和计算机的硬件水平要求较高。借助可视化工具GUI可以降低代理模型技术的使用难度，在解决问题的过程中为用户提供现有任务和解决方案之间的用户行为交互及数据传输，用户在界面上的操作结果可以被展现在MATLAB的图形窗口中［5］基于MATLAB的用户图形界面工具开发应用十分广泛：文献［6］开发出基于MATLAB GUI的图像处理平台，文献［7］设计出全局敏感度分析工具箱，文献［8］开发出数据驱动的相似分类法（SIMCA）用户界面。

提出了一种基于MALTAB用户图形界面的代理模型优化设计工具箱，该工具箱主要包含试验设计、建立代理模型、预测及优化三个模块。通过数值分析实例证明该工具箱的实用性，能够很好的帮助用户解决常见工程设计优化问题，同时也能够推广代理模型技术的应用。

图1基于代理模型的设计及优化流程图Fig.1 The Flow Chart of Surrogate-Based Design and Optimization

2界面框架

SBDO工具箱包含四个模块。用户打开主界面后，依据窗口提示首先打开试验设计窗口进行随机抽样取点。……