2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Robust Design for Multidisciplinary Optimization
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19K04142
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
荒川 雅生 香川大学, 創造工学部, 教授 (20257207)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佛圓 哲朗 香川大学, 創造工学部, 教授 (00803967)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ロバスト設計 / 複合領域の最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，複合領域の最適化における多段最適化において，設計変数の取り合いを原因とする手戻りを発生させずに，少ない手戻り回数で最適化を終了させることを目的としている．その際に，ロバスト設計の考え方を導入することで，設計変数に幅を持たせることができ，さらに，注目している目的関数の劣化，制約条件を破ることを防ぐことが可能であることに着目し，最悪ケースを想定したロバスト設計方法を提案した．本来，多重ループであるところ，提案した手法では多目的化することで，インナーループを排除することができた．このロバスト設計の考え方を導入して，多段最適化の手戻りを発生させない手法の開発を行い．ゴリンスキーの変速機問題というベンチマーク問題においてその有効性の検討を行った．
提示した手法を用いない場合，適切な側面制約の設定は困難であり，非常に多くの手戻りが発生してしまい，総解析回数が膨大になってしまう．ところが，ロバスト設計の考え方を導入したことで，適切な側面制約の設定が可能となり，手戻りを発生することなく，全体最適化を行った場合と比較して遜色のない結果を導くことができ，その有効性の検証が行えた．
また，本年度はさらに多段設計を推進させるために，すべての制約条件を組み合わせて，なるべく大きな側面制約へと変換させることで全体最適化が可能かどうかの調査研究を行った．提案した新しい手法では，ゴリンスキーの変速機問題では，全体最適化と比較すると１割ほど結果は劣化したものの，総計算回数は９０％ほど削減することが可能であった．上記のことを考えた場合，この手法の可能性は極めて高いものと考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画であったロバスト設計の概念を複合領域の最適化における多段設計の手戻りを防ぐ方法として活用することの有効性は証明された．さらに，発展して制約条件の側面制約化を通じて解析回数を減らす工夫を思い立ち，その手法の開発を行った．この方法では，あらかじめ制約条件を満足する側面制約を想定する．そして，その側面制約の面積がもっとも大きくなるように設定する方法を開発した．このようにすることで多段設計の必要がなくなるものと考えたからである．ここでも当初の想定を超えた計算回数の削減に成功した．また，単純に側面制約の面積の最大化をするだけではなく，目的関数の改善との間のトレードオフをすればよりよい解をもとめることが可能であるという課題も見つけることができ，今後の発展につなげることができた
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| Strategy for Future Research Activity |
多段設計において，ロバスト設計を用いることの有効性，制約条件の側面制約化の有効性についてはこの２年間の研究である程度可能であることが分かった．
ただ，問題が複雑・大規模化すると，今度は側面制約で領域を見つけられなくなることも想定される．そのようなケースを想定して，制約条件を絶対制約と緩和可能制約に分類し，絶対制約のみから側面制約を作ること．目的関数と緩和可能制約のトレードオフ関係から，最適設計問題のサブ問題を自動的に導出する方法の開発が必要であることが分かってきた．今後は，どのように自動化を図ればよいかを検討していきたい．
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| Causes of Carryover |
今年度はコロナの影響等で旅費を使用しなかったため
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Research Products
(3 results)
