Abstract
Voor technisch ontwerp zullen simulaties een zicht geven op de impact van ontwerpwijzigingen aangebracht door ingenieurs. Daarna verbetert de ingenieur het ontwerp op basis van de simulatie-uitgang. Meer en meer wordt de ingenieur in deze vervangen door een optimalisatiealgoritme dat de ontwerpparameters aanpast om optimale prestaties te garanderen.
De literatuur vermeldt gevallen waarbij het toepassen van deze optimalisatietechnieken leidt tot prestatieverbeteringen van 33%. De huidige stand van de techniek is echter vaak gebaseerd op heuristische optimalisatietechnieken. Hoewel ze gemakkelijk toepasbaar en geschikt zijn voor vele toepassingen, kunnen ze helemaal niet garanderen dat ze het globale optimum vinden. In tegenstelling tot lokale optima is het globale optimum het unieke ontwerp dat de beste prestaties garandeert. Het gebruik van optimalisatie algoritmes die het globale optimum niet kunnen garanderen, resulteert vaak in een onbenut potentieel tot 18%. Toch hebben heuristische optimalisatie routines nog steeds de voorkeur in de techniek, omdat ze geen exact wiskundig model van de objectief functie vereisen.
Wij stellen voor om het wiskundige model te identificeren op basis van simulaties, standard gebruikt binnen een ingenieursaanpak. Deze simulaties kunnen het objectief exact bepalen op basis van specifieke instellingen voor de ontwerpparameters. Als het aantal ontwerpparameters echter toeneemt, wordt het leveren van een nauwkeurig raster van objectieve functievoorbeelden onhaalbaar aangezien het noodzakelijke aantal simulaties explosief toeneemt. Recente resultaten, bekomen door de co-promotor, in multidimensionale ijle interpolatie zijn een game-changer omdat het aantal benodigde samples tot een absoluut minimum wordt gereduceerd. Dit laat namelijk toe om het onderliggende wiskundige model van de objectief functie te identificeren. Zo wordt exacte globale optimalisatie mogelijk.
Het voorgestelde onderzoek zal resulteren in een generieke workflow die vertrekt van veelgebruikte simulaties die leiden tot een model via multidimensionale ijle interpolatie. Het feit dat een dergelijk model een globale optimalisatie van technische problemen met meerdere ontwerpparameters mogelijk maakt, zal een echte fundamentele nieuwigheid zijn voor de mechatronische stand der techniek.
Onderzoeker(s)
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)