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KR101593681B1 - Method and device for optimization design based on hybrid type - Google Patents

Method and device for optimization design based on hybrid type Download PDF

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Publication number
KR101593681B1
KR101593681B1 KR1020140078062A KR20140078062A KR101593681B1 KR 101593681 B1 KR101593681 B1 KR 101593681B1 KR 1020140078062 A KR1020140078062 A KR 1020140078062A KR 20140078062 A KR20140078062 A KR 20140078062A KR 101593681 B1 KR101593681 B1 KR 101593681B1
Authority
KR
South Korea
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optimal solution
global
optimization
design
search
Prior art date
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KR1020140078062A
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Korean (ko)
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Inventor
최동훈
손석호
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한양대학교 산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 방법은 최적 설계 장치의 전역 최적화부에서, 다중 초기점을 기반으로 하여 최적 설계를 위한 임시 최적해를 구하는 단계; 및 상기 최적 설계 장치의 국부 최적화부에서, 상기 임시 최적해를 초기점으로 하여 상기 최적 설계를 위한 전역 최적해를 탐색하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of optimizing a hybrid system, comprising: obtaining a temporary optimal solution for an optimal design based on multiple initial points in a global optimization unit of an optimum design apparatus; And searching for a global optimal solution for the optimal design using the temporary optimal solution as an initial point, in a local optimization unit of the optimum design apparatus.

Description

하이브리드 방식의 최적 설계 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPTIMIZATION DESIGN BASED ON HYBRID TYPE}METHOD AND APPARATUS FOR OPTIMIZATION DESIGN BASED ON HYBRID TYPE < RTI ID = 0.0 >

본 발명의 실시예들은 최적 설계 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중 초기점을 이용한 패턴 서치 기법 및 국부 최적화 기법을 순차적으로 활용하는 하이브리드(혼합) 방식의 최적 설계 방법 및 장치에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to an optimal design method and apparatus, and more particularly, to a hybrid optimization method and apparatus for sequentially utilizing a pattern search technique and a local optimization technique using multiple initial points .

기존의 구속조건을 고려한 효율적인 전역 최적화 기법의 경우는 두 단계로 진행된다. 첫 번째 단계에서 목적함수는 다양한 메타 모델 중에서 보간 기법인 크리깅(Kriging) 모델로 생성하고 구속조건을 고려하여 샘플링을 추가하기 위하여 SVM(Support Vector Machine)을 적용하여 최적화 과정을 수행한다.The efficient global optimization method considering existing constraints proceeds in two steps. In the first step, the objective function is generated as a Kriging model, which is an interpolation technique among various meta models, and an optimization process is performed by applying SVM (Support Vector Machine) in order to add sampling considering constraints.

첫 번째 단계에서 도출된 새로운 실험점을 기반으로 하여 두 번째 단계에서 가상의 샘플링(auxiliary samples)을 선택하여 목적함수의 근사모델인 Kriging 모델과 구속조건의 근사모델인 SVM을 갱신한다. 이 두 단계 과정을 수렴 조건이나 사용자가 정의한 최대 반복 회수를 만족할 때까지 반복하게 된다.Based on the new experimental points derived from the first step, we select the auxiliary samples in the second step to update the Kriging model, which is an approximate model of the objective function, and the SVM, which is an approximate model of the constraint. This two-step process is repeated until the convergence condition or the maximum number of iterations defined by the user is satisfied.

전역 최적화 문제의 경우는 구속 조건이 없는 문제(unconstrained optimization problem)와 구속 조건이 있는 문제(constrained optimization problem)으로 나눌 수 있다.In case of global optimization problem, unconstrained optimization problem and constrained optimization problem can be categorized.

기존의 전역 최적화 기법에서는 구속 조건이 있는 문제에 적용하기 매우 제한적이었다. 왜냐하면, 추가 샘플링을 추가할 때 구속 조건을 고려할 수 없기 때문이다. 따라서, 전역 최적해가 구속 조건을 위배하는 경우가 발생할 가능성이 매우 높은 단점이 있다.Conventional global optimization techniques are very limited to apply to constrained problems. This is because constraints can not be taken into account when adding additional sampling. Therefore, there is a disadvantage that the global optimum solution is likely to violate the constraint.

또한, 전역 최적화를 수행하기 위해서는 근사모델의 정확도가 매우 중요하다. 하지만, 기존 기법의 경우는 하나의 모델만을 사용하는 단일 정밀도 메타모델(single fidelity meta-model), 예를 들어 크리깅(Kriging), 방사 기저 함수(radial basis function, RBF) 등을 적용하여 전역 최적해를 수행하였다.In addition, the accuracy of the approximate model is very important for performing global optimization. However, in the case of the conventional technique, a single fidelity meta-model using only one model, for example, kriging, radial basis function (RBF) Respectively.

이 경우에는 근사모델의 정확성을 확보하기 위한 추가 샘플링 작업을 많이 진행해야 하며 이로 인하여 전역 최적해 기법의 효율성이 낮아지는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 구속 조건을 고려하기 위해 추가 샘플링을 선택할 때, 설계 변수의 개수만큼 선택함에 따라 추가 샘플링에 대한 해석 시간이 더 증가함으로써 효율성이 낮아지는 단점도 있다.In this case, there is a drawback that the efficiency of the global optimization technique is lowered due to the necessity of performing additional sampling work in order to secure the accuracy of the approximate model. In addition, when choosing additional sampling to take account of constraints, the choice of the number of design variables leads to a further increase in the analysis time for the additional sampling, resulting in lower efficiency.

한편, 일반적으로 최적해를 구하기 위한 다양한 전역 최적화(global optimizer)가 존재한다. 초기점을 결정해야 하는 global optimizer인 패턴 서치 기법(pattern search method)의 경우는 초기점(initial point)을 설계자가 설계자의 노하우나 경험 또는 임의로 지정하여 최적해(optimum)를 구한다.On the other hand, there are generally various global optimizers for finding the optimal solution. In the case of the pattern search method, which is a global optimizer that determines the initial point, the initial point is determined by the designer's know-how, experience, or arbitrary design.

그런데, 단일 초기점(single point)을 사용하는 패턴 서치 기법의 경우에는 초기점의 영향에 따라 정확한 전역 최적해를 찾지 못하거나 국부 최적해(local optimum)를 찾는 경우가 발생하는 문제점이 있다.However, in the case of a pattern search method using a single point, there is a problem in that an accurate global optimum solution can not be found or an optimal local optimum is found according to the influence of the initial point.

따라서, 패턴 서치 기법으로 도출된 최적해를 초기점으로 하여 국부 최적화를 수행함으로써 정확하고 효율적으로 전역 최적해를 찾는 하이브리드(hybrid) 방식의 최적 설계 기술이 절실히 요청되고 있다.Therefore, there is a desperate need for an optimal design technique of a hybrid method in which a global optimization is accurately and efficiently performed by performing local optimization using an optimal solution derived from a pattern search technique as an initial point.

관련 선행기술로는 등록특허공보 제10-0393847호(발명의 명칭: 분야간 변수의 처리 및 최적민감도정보를 이용한 다분야통합최적설계방법, 등록일자: 2003년 7월 24일)가 있다.
As related prior art, there is registered patent publication No. 10-0393847 entitled " Multi-discipline integrated optimum design method using inter-disciplinary variable processing and optimum sensitivity information, registered on July 24, 2003.

본 발명의 일 실시예는 다중 초기점 기반의 패턴 서치 기법과 국부 최적화 기법을 순차적으로 활용하여 전역 최적해를 효율적이고 정확하게 찾을 수 있는 하이브리드 방식의 최적 설계 방법 및 장치를 제공한다.
One embodiment of the present invention provides a hybrid method optimal design method and apparatus capable of efficiently and precisely locating a global optimum solution by sequentially using a multiple initial point-based pattern search technique and a local optimization technique.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 방법은 최적 설계 장치의 전역 최적화부에서, 다중 초기점을 기반으로 하여 최적 설계를 위한 임시 최적해를 구하는 단계; 및 상기 최적 설계 장치의 국부 최적화부에서, 상기 임시 최적해를 초기점으로 하여 상기 최적 설계를 위한 전역 최적해를 탐색하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of optimizing a hybrid system, comprising: obtaining a temporary optimal solution for an optimal design based on multiple initial points in a global optimization unit of an optimum design apparatus; And searching for a global optimal solution for the optimal design using the temporary optimal solution as an initial point, in a local optimization unit of the optimum design apparatus.

상기 임시 최적해를 구하는 단계는 상기 다중 초기점을 패턴 서치 기법(pattern search method)에 적용하여 상기 임시 최적해를 구하는 단계를 포함할 수 있다.The step of obtaining the temporary optimal solution may include the step of applying the multiple initial points to the pattern search method to obtain the temporary optimal solution.

상기 임시 최적해를 구하는 단계는 실험 계획법을 통하여 상기 다중 초기점을 생성하는 단계; 설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 위한 패턴을 정의하는 단계; 상기 다중 초기점을 기준으로 동시에 상기 패턴을 전역 탐색하여 상기 패턴 각각에서의 상기 다중 초기점에 대한 응답값을 계산하는 단계; 상기 패턴 각각에서의 응답값 중에서 가장 우수한 응답값을 도출하는 단계; 및 상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족하면, 상기 도출된 응답값을 상기 임시 최적해로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of obtaining the temporary optimal solution includes: generating the multiple initial points through an experimental design method; Defining a pattern for global search for the entire design area; Calculating a response value for the multiple initial points in each of the patterns by globally searching the pattern based on the multiple initial points; Deriving the best response value among the response values in each of the patterns; And determining the derived response value as the temporary optimal solution if the derived response value satisfies the convergence condition.

상기 임시 최적해를 구하는 단계는 상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족하지 않으면, 상기 설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 위한 새로운 패턴을 정의하고 상기 전역 탐색을 수행한 후, 상기 수렴조건을 만족할 때까지 가장 우수한 응답값을 도출하는 과정을 반복 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.Wherein the step of obtaining the temporary optimal solution defines a new pattern for global search for the entire design area and performs the global search if the derived response value does not satisfy the convergence condition, And repeating the process of deriving the best response value.

상기 전역 최적해를 탐색하는 단계는 상기 임시 최적해를 초기점으로 하는 국부 최적화(local optimizer)를 통해 상기 전역 최적해를 탐색하는 단계를 포함할 수 있다.The searching for the global optimal solution may include searching for the global optimal solution through a local optimizer whose initial point is the temporary optimal solution.

상기 전역 최적해를 탐색하는 단계는 상기 임시 최적해를 상기 초기점으로 정의하는 단계; 상기 초기점을 기준으로 하여 최적화 탐색 방향 및 길이를 결정하는 단계: 상기 최적화 탐색 방향 및 길이를 토대로 하여 해를 도출하는 단계; 및 상기 도출된 해가 수렴조건을 만족하면 최적해로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the searching for the global optimal solution comprises: defining the temporary optimal solution as the initial point; Determining an optimization search direction and a length based on the initial point; deriving a solution based on the optimization search direction and the length; And determining the optimal solution when the derived solution satisfies the convergence condition.

상기 전역 최적해를 탐색하는 단계는 상기 도출된 해가 상기 수렴조건을 만족하지 않으면, 상기 도출된 해를 초기점으로 하여 다시 최적화 탐색 방향 및 길이를 결정하는 과정을 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.The searching for the global optimal solution may further include repeating the process of determining the optimization search direction and the length again using the derived solution as an initial point if the derived solution does not satisfy the convergence condition .

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 장치는 다중 초기점을 기반으로 하는 패턴 서치 기법을 통해 최적 설계를 위한 임시 최적해를 구하는 전역 최적화부; 및 상기 임시 최적해를 초기점으로 하는 국부 최적화를 통해 상기 최적 설계를 위한 전역 최적해를 탐색하는 국부 최적화부를 포함한다.
The hybrid optimal design apparatus according to an embodiment of the present invention includes a global optimizer for obtaining a temporary optimal solution for an optimal design through a pattern search technique based on multiple initial points; And a local optimizer for searching a global optimal solution for the optimal design through local optimization with the temporary optimal solution as an initial point.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 초기점 기반의 패턴 서치 기법과 국부 최적화 기법을 순차적으로 활용하여 전역 최적해를 효율적이고 정확하게 찾을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the global optimal solution can be efficiently and accurately found by sequentially utilizing the multiple initial point-based pattern search technique and the local optimization technique.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 설계자의 노하우나 경험에 의존하지 않고서도 전역 최적해를 찾을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the global optimal solution can be found without depending on the know-how and experience of the designer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다양한 경우의 수를 고려하기 위하여 해석 시간을 많이 소요할 필요가 없어 최적해 탐색 시간을 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since it is not necessary to spend a lot of analysis time to consider the number of various cases, the optimum search time can be minimized.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 최적해 탐색 시 설계 변수 차원과 구속조건의 개수에 상관없이 적용이 가능하다.
According to an embodiment of the present invention, it is possible to apply the present invention regardless of the number of design variables and constraint conditions in the search for an optimal solution.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 전역 최적화부의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 국부 최적화부의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 패턴 서치 기법을 통한 최적화 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 국부 최적화를 통해 전역 최적해를 탐색하는 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a hybrid optimum design apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the global optimizer of FIG. 1. FIG.
3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the local optimizer of FIG.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of optimizing a hybrid method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
5 is a flowchart illustrating an optimization process using a pattern search technique according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of searching for a global optimal solution through local optimization according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다양한 최적해 문제에서 최적해(optimum)를 찾기 위하여 일반적으로 다양한 전역 최적화(global optimizer)를 사용한다. 하지만, 기존의 다양한 전역 최적화들은 초기점에 영향을 많이 받아 정확한 전역 최적해를 찾지 못하는 경우나 시간이 많이 드는 특성이 있다.Various optimizers In general, various global optimizers are used to find the optimum in a problem. However, the existing various global optimizations are affected by the initial point and have a characteristic that it is time-consuming to find an accurate global optimal solution.

또한, 설계 변수의 차원(dimension)이 높은 경우나 실제 현상으로 표현되는 응답값이 비선형성(nolinear)이 아주 큰 최적화 문제의 경우에도 다양한 최적화들로 정확한 해를 찾기는 매우 어려우며, 정확한 해를 찾더라도 시간과 비용이 많이 드는 특성이 있다.Also, even if the dimension of the design variable is high or the response value represented by the actual phenomenon is an optimization problem in which the nolinear is very large, it is very difficult to find the exact solution with various optimizations, Even time is costly and expensive.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 최적해를 정확하고 효율적으로 찾기 위하여, 다중 초기점(multiple initial points)을 이용한 전역 최적화인 패턴 서치 기법(pattern search method)과 국부 최적화(local optimizer)를 순차적으로 사용하는 하이브리드(hybrid) 기법을 통하여, 정확하고 효율적으로 최적해를 찾는 방법 및 장치를 제안하고자 한다.Accordingly, in an embodiment of the present invention, in order to accurately and efficiently search for an optimal solution, a pattern search method, which is a global optimization using multiple initial points, and a local optimizer are sequentially used We propose a method and an apparatus to find the optimal solution accurately and efficiently through the hybrid technique.

본 발명의 일 실시예는 각종 기계 부품과 기계 장비를 비롯한 전자 제품 등 모든 산업체에서 성능을 향상시키기 위한 설계 문제에 적용이 가능하며, 나아가 CAE(Computer Aided Engineering) 및 실험 기반 데이터를 기반으로 한 최적 설계를 통하여 모든 산업체 제품의 성능을 향상하고자 하는 모든 산업 분야에 적용이 가능하다.An embodiment of the present invention can be applied to design problems to improve performance in all industries such as various mechanical parts and electronic equipments such as mechanical equipments, and furthermore, it is possible to design a computer aided engineering (CAE) The design is applicable to all industrial sectors that want to improve the performance of all industrial products.

본 발명의 일 실시예에 적용되는 패턴 서치 기법은 최적화 과정 동안에 구배(gradient) 정보를 요구하지 않기 때문에 연속적인 함수(continuous function)가 아니거나 미분 가능한 함수(differentiable function)가 아닌 경우에도 적용 가능하다. 따라서, 상기 패턴 서치 기법은 직접 탐색(direct search), 미분 제약이 없는(derivative-fee) 기법이라고 할 수 있다.The pattern search technique applied to an embodiment of the present invention is not applicable to a continuous function or a differentiable function because it does not require gradient information during the optimization process . Therefore, the pattern search method can be referred to as a direct search method or a derivative-fee method.

상기 패턴 서치 기법은 초기 상태에서 초기점과 전 설계 영역을 구분하는 메쉬(mesh) 크기를 결정하게 된다. 초기점과 메쉬 크기를 통해서 알고리즘이 진행이 되는데, 이러한 패턴 서치 기법에서 초기점을 기준으로 하여 각 메쉬 점(mesh point)에서 초기점보다 더 향상된 점을 탐색한다. 상기 패턴 서치 기법은 최적화 과정에서 널리 이용되고 있는 기술이므로 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
The pattern search method determines a mesh size that distinguishes an initial point from an initial design area in an initial state. The algorithm proceeds through the initial point and the mesh size. In this pattern search technique, a search is made for each mesh point that is more advanced than the initial point based on the initial point. Since the pattern search technique is widely used in the optimization process, detailed description thereof will be omitted herein.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a hybrid optimum design apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 장치(100)는 전역 최적화부(110), 국부 최적화부(120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an apparatus 100 for optimizing a hybrid scheme according to an embodiment of the present invention may include a global optimizer 110, a local optimizer 120, and a controller 130.

상기 전역 최적화부(110)는 다중 초기점을 기반으로 하여 최적 설계를 위한 임시 최적해를 구한다. 이때, 상기 전역 최적화부(110)는 상기 다중 초기점을 패턴 서치 기법(pattern search method)에 적용하여 상기 임시 최적해를 구할 수 있다.The global optimizer 110 obtains a temporary optimal solution for an optimal design based on multiple initial points. At this time, the global optimizer 110 may apply the multiple initial points to a pattern search method to obtain the temporary optimal solution.

기존 패턴 서치 기법에서는 단일 초기점을 이용하기 때문에 초기점의 영향에 따라 정확한 전역 최적해를 찾지 못하거나 국부 최적해를 찾는 경우가 발생한다.In the conventional pattern search method, since a single initial point is used, an accurate global optimum solution can not be found according to the influence of the initial point, or a local optimal solution may be found.

이에 비해서, 본 발명의 일 실시예에 적용되는 패턴 서치 기법에서는 다중의 초기점을 이용하기 때문에 보다 정확한 전역 최적해를 찾을 수 있게 된다.On the other hand, in the pattern search technique applied to the embodiment of the present invention, a more accurate global optimal solution can be found because multiple initial points are used.

이때, 상기 다중 초기점은 실험 계획법을 통해서 생성될 수 있다. 상기 실험 계획법(DOE: Design Of Experiments)은 효율적인 실험 방법을 설계하고 결과를 제대로 분석하는 것을 목적으로 하는 통계학의 응용 분야이다.At this time, the multiple initial points can be generated through an experimental design method. The Design of Experiments (DOE) is an application field of statistics that aims to design efficient experimental methods and analyze the results properly.

상기 실험 계획법은 존재하는 변수로부터 정보를 수집하는 실험 방법을 계획하는 것이다. 이러한 실험 계획법은 산업 전반적으로 널리 이용되고 있는 공지기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The experimental design method is to plan an experimental method to collect information from existing variables. Such an experimental design method is a publicly known technology widely used throughout the industry, so a detailed description thereof will be omitted.

이하에서는 상기 전역 최적화부(110)에 대해서 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 참고로, 도 2는 도 1의 전역 최적화부(110)의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.Hereinafter, the global optimizer 110 will be described in more detail with reference to FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the global optimizer 110 of FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전역 최적화부(110)는 초기점 생성부(210), 패턴 정의부(220), 패턴 탐색부(230), 및 최적해 판단부(240)를 포함할 수 있다.2, the global optimizer 110 may include an initial point generator 210, a pattern defining unit 220, a pattern search unit 230, and an optimal solution determining unit 240 .

상기 초기점 생성부(210)는 상기 실험 계획법을 통하여 상기 다중 초기점을 생성한다.The initial point generating unit 210 generates the multiple initial points through the experimental design method.

상기 패턴 정의부(220)는 설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 위한 패턴을 정의한다. 여기서, 상기 패턴 정의부(220)는 제품의 설계 변수 등을 고려하여 상기 패턴을 정의할 수 있다.The pattern definition unit 220 defines a pattern for global search for the entire design area. Here, the pattern defining unit 220 may define the pattern in consideration of a design parameter of the product.

예를 들어, 상기 패턴 정의부(220)는 제품의 구조, 기능, 형상 등과 같은 설계 변수에 따라 미리 설정된 패턴을 정의하거나, 미리 설정된 패턴들 중 가장 적합한 하나의 패턴을 정의할 수 있다.For example, the pattern definition unit 220 may define a predetermined pattern according to a design parameter such as a structure, function, and shape of a product, or may define one pattern that is most suitable among predetermined patterns.

상기 패턴 탐색부(230)는 상기 초기점 생성부(210)에 의해 생성된 다중 초기점을 기준으로, 상기 패턴 정의부(220)에 의해 정의된 패턴을 동시에 전역 탐색하여, 상기 패턴 각각에서의 다중 초기점에 대한 응답값을 계산할 수 있다.The pattern search unit 230 searches for a pattern defined by the pattern definition unit 220 on the basis of multiple initial points generated by the initial point generation unit 210, The response values for multiple initial points can be calculated.

상기 최적해 판단부(240)는 상기 패턴 탐색부(230)에 의해 계산된 응답값 중에서 가장 우수한 응답값을 도출하고, 상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족하면, 상기 도출된 응답값을 상기 임시 최적해로 판단할 수 있다.The optimal solution determining unit 240 derives the best response value among the response values calculated by the pattern search unit 230 and, when the derived response value satisfies the convergence condition, It can be judged as an optimal solution.

반면에, 상기 최적해 판단부(240)는 상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족하지 않으면, 상기 설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 위한 새로운 패턴을 정의하고 상기 전역 탐색을 수행한 후, 상기 수렴조건을 만족할 때까지 가장 우수한 응답값을 도출하는 과정을 반복 수행할 수 있다.On the other hand, if the derived response value does not satisfy the convergence condition, the optimal solution determination unit 240 defines a new pattern for global search for the entire design area, performs the global search, It is possible to repeat the process of deriving the best response value until it is satisfied.

한편, 다시 도 1을 참조하면, 상기 국부 최적화부(120)는 상기 전역 최적화부(110)에 의해 도출된 임시 최적해를 초기점으로 하여 최적 설계를 위한 전역 최적해를 탐색한다.Referring back to FIG. 1, the local optimizer 120 searches for a global optimal solution for an optimal design based on the temporary optimal solution derived by the global optimizer 110 as an initial point.

이때, 상기 국부 최적화부(120)는 상기 임시 최적해를 초기점으로 하는 국부 최적화(local optimizer)를 통해 상기 전역 최적해를 탐색할 수 있다.At this time, the local optimizer 120 may search for the global optimal solution through a local optimizer using the temporary optimal solution as an initial point.

이하에서는 상기 국부 최적화부(120)에 대해서 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 참고로, 도 3은 도 1의 국부 최적화부(120)의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.Hereinafter, the local optimizer 120 will be described in more detail with reference to FIG. 3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the local optimizer 120 of FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 국부 최적화부(120)는 초기점 정의부(310), 최적화 탐색 요소 결정부(320), 및 최적해 판단부(330)를 포함할 수 있다.3, the local optimization unit 120 may include an initial point definition unit 310, an optimization search element determination unit 320, and an optimal solution determination unit 330. [

상기 초기점 정의부(310)는 상기 임시 최적해를 상기 초기점으로 정의한다.The initial point defining unit 310 defines the temporary optimal solution as the initial point.

상기 최적화 탐색 요소 결정부(320)는 상기 초기점 정의부(310)에 의해 정의된 초기점을 기준으로 하여 최적화 탐색 방향 및 길이를 결정할 수 있다.The optimization search element determination unit 320 may determine an optimization search direction and a length based on the initial point defined by the initial point definition unit 310. [

즉, 상기 최적화 탐색 요소 결정부(320)는 상기 임시 최적해를 기준으로 하여 최적화 탐색 방향 및 최적화 탐색 길이를 결정할 수 있다.That is, the optimization search element determination unit 320 may determine the optimization search direction and the optimization search length based on the temporary optimal solution.

상기 최적해 판단부(330)는 상기 최적화 탐색 요소 결정부(320)에 의해 결정된 최적화 탐색 방향 및 길이를 토대로 하여 해를 도출할 수 있다.The optimal solution determining unit 330 may derive a solution based on the optimization search direction and the length determined by the optimization search element determining unit 320. [

상기 최적해 판단부(330)는 상기 도출된 해가 수렴조건을 만족하면 상기 도출된 해를 최적해로 결정할 수 있다.The optimal solution determining unit 330 may determine the derived solution as an optimal solution when the derived solution satisfies the convergence condition.

반면에, 상기 최적해 판단부(330)는 상기 도출된 해가 상기 수렴조건을 만족하지 않으면, 상기 도출된 해를 초기점으로 하여 다시 최적화 탐색 방향 및 길이를 결정하는 과정을 반복할 수 있다.On the other hand, if the derived solution does not satisfy the convergence condition, the optimal solution determination unit 330 may repeat the process of determining the optimization search direction and the length again using the derived solution as an initial point.

이때, 상기 반복 과정은 상기 수렴조건이 만족할 때까지 계속될 수 있다.At this time, the iterative process can be continued until the convergence condition is satisfied.

다시 도 1을 참조하면, 상기 제어부(130)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 장치(100), 즉 상기 전역 최적화부(110), 상기 국부 최적화부(120) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
1, the controller 130 controls the operation of the hybrid optimizing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, that is, the operations of the global optimizer 110, the local optimizer 120, Can be controlled as a whole.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 방식의 최적 설계 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of optimizing a hybrid method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1 및 도 4를 참조하면, 단계(410)에서 상기 최적 설계 장치(100)의 전역 최적화부(110)는 다중 초기점을 기반으로 하는 패턴 서치 기법을 통한 최적화를 통해 최적 설계를 위한 임시 최적해를 구한다.1 and 4, in step 410, the global optimizer 110 of the optimum design apparatus 100 determines a temporary optimal solution for optimal design through optimization through a pattern search technique based on multiple initial points .

다음으로, 단계(420)에서 상기 최적 설계 장치(100)의 국부 최적화부(510)는 상기 임시 최적해를 초기점으로 하는 국부 최적화를 통하여 상기 최적 설계를 위한 전역 최적해를 탐색한다.
Next, in step 420, the local optimizer 510 of the optimum design apparatus 100 searches for a global optimal solution for the optimum design through local optimization using the temporary optimal solution as an initial point.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 패턴 서치 기법을 통한 최적화 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an optimization process using a pattern search technique according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 상기 전역 최적화부(110)의 초기점 생성부(210)는 실험 계획법을 통하여 다중 초기점을 생성한다.Referring to FIGS. 2 and 5, in step 510, the initial point generator 210 of the global optimizer 110 generates multiple initial points through an experimental design method.

다음으로, 단계(520)에서 상기 전역 최적화부(110)의 패턴 정의부(220)는 설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 위한 패턴을 정의한다.Next, in step 520, the pattern defining unit 220 of the global optimizer 110 defines a pattern for global search for the entire design area.

다음으로, 단계(530)에서 상기 전역 최적화부(110)의 패턴 탐색부(230)는 상기 다중 초기점을 기준으로 동시에 상기 패턴을 전역 탐색하여 상기 패턴 각각에서의 상기 다중 초기점에 대한 응답값을 계산한다.Next, in step 530, the pattern search unit 230 of the global optimizer 110 performs global search of the pattern based on the multiple initial points to obtain a response value for the multiple initial points in each of the patterns .

다음으로, 단계(540)에서 상기 전역 최적화부(110)의 최적해 판단부(240)는 상기 패턴 각각에서의 응답값 중에서 가장 우수한 응답값을 도출한다.Next, in step 540, the optimal solution determining unit 240 of the global optimizing unit 110 derives the best response value among the response values in each of the patterns.

다음으로, 상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족하면(550의 "예" 방향), 단계(560)에서 상기 상기 전역 최적화부(110)의 최적해 판단부(240)는 상기 도출된 응답값을 상기 임시 최적해로 판단한다.Next, if the derived response value satisfies the convergence condition (the "YES" direction of 550), the optimal solution determining unit 240 of the global optimizing unit 110, in step 560, It is determined as the temporary optimal solution.

반면에, 상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족하지 않으면(550의 "아니오" 방향), 상기 단계(520)으로 리턴된다.On the other hand, if the derived response value does not satisfy the convergence condition ("No" direction of 550), the process returns to step 520.

즉, 상기 전역 최적화부(110)는 상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족할 때까지 상기 단계(520) 내지 단계(550)을 반복할 수 있다.
That is, the global optimizer 110 may repeat steps 520 to 550 until the derived response value satisfies the convergence condition.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 국부 최적화를 통해 전역 최적해를 탐색하는 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of searching for a global optimal solution through local optimization according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 6을 참조하면, 단계(610)에서 상기 국부 최적화부(120)의 초기점 정의부(310)는 상기 임시 최적해를 상기 초기점으로 정의한다.3 and 6, in step 610, the initial point defining unit 310 of the local optimizing unit 120 defines the temporary optimal solution as the initial point.

다음으로, 단계(620)에서 상기 국부 최적화부(120)의 최적화 탐색 요소 결정부(320)는 상기 초기점을 기준으로 하여 최적화 탐색 방향 및 길이를 결정한다.Next, in step 620, the optimization search element determination unit 320 of the local optimization unit 120 determines an optimization search direction and a length based on the initial point.

다음으로, 단계(630)에서 상기 국부 최적화부(120)의 최적해 판단부(330)는 상기 최적화 탐색 방향 및 길이를 토대로 하여 해를 도출한다.Next, in step 630, the optimal solution determining unit 330 of the local optimizing unit 120 derives a solution based on the optimization search direction and the length.

다음으로, 단계(640)에서 상기 도출된 해가 수렴조건을 만족하면(640의 "예" 방향), 상기 국부 최적화부(120)의 최적해 판단부(330)는 상기 도출된 해를 최적해로 결정한다.Next, if the solution obtained in step 640 satisfies the convergence condition (the "YES" direction of 640), the optimal solution determining unit 330 of the local optimizing unit 120 determines the derived solution as an optimal solution do.

반면에, 단계(640)에서 상기 도출된 해가 수렴조건을 만족하지 않으면(640의 "아니오" 방향), 단계(620)으로 리턴된다.If, on the other hand, the resulting solution does not satisfy the convergence condition (step 640, "no" direction), then step 620 is returned.

즉, 상기 국부 최적화부(120)는 상기 도출된 해가 수렴조건을 만족할 때까지 상기 단계(620) 내지 단계(640)을 반복할 수 있다.
That is, the local optimizer 120 may repeat steps 620 to 640 until the derived solution satisfies the convergence condition.

실시예Example

다음으로 본 발명에 따른 전역 최적해의 정확성을 수학적 예제를 통하여 비교하였다.Next, the accuracy of the global optimization according to the present invention is compared through mathematical examples.

수학적 예제는 수학식 1과 같이 설계 변수는 10개이며, 총 8개의 구속조건을 만족하면서 목적함수인 'f'를 최소화하는 변수를 찾는 문제이다. 본 문제의 전역 최적해(global optimum)은 표 1과 같다.The mathematical example is as shown in Equation (1). The design variable is 10, which is a problem to find a variable that minimizes the objective function 'f' while satisfying a total of 8 constraints. The global optimum of this problem is shown in Table 1.

[표 1][Table 1]

Figure 112014059521393-pat00001
Figure 112014059521393-pat00001

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112014059521393-pat00002
Figure 112014059521393-pat00002

여기에서 'f'는 목적함수(objective function)으로 성능을 향상시키기 위한 성능함수라고 정의할 수 있다. 'g'는 설계를 만족하기 위한 여러 가지 설계 요구 사항(조건)을 의미한다.Here, 'f' can be defined as a performance function to improve performance as an objective function. 'g' means various design requirements (conditions) to satisfy the design.

다중 초기점(multiple initial points)과 단일 초기점(single initial points)을 사용한 경우의 결과를 비교하기 위하여, 설계 전 영역에서 총 20개 초기점들에 대하여 각각의 단일 초기점을 이용하여 최적해를 구한 결과를 표 2에 정리하였다.In order to compare the results of using multiple initial points and single initial points, the optimal solution was obtained by using a single initial point for all 20 initial points in the pre-design domain The results are summarized in Table 2.

표 2를 보면 단일 초기점을 사용한 경우, 각 초기점에 따라 다양한 최적해를 도출한 것을 확인할 수 있다. 전역 최적해의 응답값이 '24.3062'인데, 다음 각 초기점마다 유사한 경우도 존재하지만 많은 차이가 발생한 경우도 확인할 수 있다.Table 2 shows that when a single initial point is used, various optimal solutions are derived for each initial point. The response value of the global optimum solution is '24 .3062'. There may be a similar case for each of the following initial points, but it can be confirmed that there are many differences.

정확한 전역 최적해를 도출하기 위해서는 설계자의 판단에 의하여 초기점을 정하게 되는데, 결국 정확한 최적해를 구하기는 매우 어려운 현실이다.In order to derive an accurate global optimal solution, the initial point is determined by the designer's judgment. Therefore, it is very difficult to obtain an accurate optimal solution.

이를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 다중 초기점을 이용하여 정확한 전역 최적해를 구할 수 있도록 하였다. 이는 설계자가 초기점 정의를 할 필요가 없이 모든 설계 영역을 고려할 수 있는 장점을 가지고 있다.In order to solve this problem, in one embodiment of the present invention, an accurate global optimal solution can be obtained by using multiple initial points. This has the advantage that the designer can consider all design areas without having to define initial points.

이를 위해, 본 발명에서 제안한 다중 초기점 기반 패턴 서치 기법(pattern search method)을 통하여 최적해를 구하게 된다.For this, the optimal solution is obtained through the multiple initial point-based pattern search method proposed in the present invention.

구체적으로, 먼저 실험계획법을 통하여 다중 초기점을 생성한 후, 설계 전 영역에 대하여 탐색하기 위한 패턴을 정의한다. 생성한 다수의 초기점들을 기준으로 동시에 패턴을 탐색하여 각 패턴에서의 응답값을 계산하고, 각 응답값 중에서 가장 우수한 응답값을 선택한다.Specifically, we first create multiple initial points through an experimental design method, and then define a pattern to search for the entire design area. The pattern is searched simultaneously based on the generated initial points, and the response value is calculated for each pattern, and the best response value among the response values is selected.

이 응답값이 수렴조건을 만족하였다면 최적해라고 판단하고 최적해 과정을 종료하게 된다. 만약 그렇지 않으면, 새로운 패턴을 정의하고 현재 단계에서 확보한 가장 우수한 응답값을 기준으로 하여 패턴을 탐색하여 수렴조건을 만족할 때까지 반복 수행한다.If the response value satisfies the convergence condition, it is determined to be the optimal solution and the optimization process is terminated. If not, a new pattern is defined and the pattern is searched based on the best response value obtained at the current step, and it is repeated until the convergence condition is satisfied.

이와 같은 방법으로 구한 최적해의 결과는 표 3과 같다.Table 3 shows the results of the optimal solution obtained by this method.

[표 3][Table 3]

Figure 112014059521393-pat00003
Figure 112014059521393-pat00003

다중 초기점 기반 패턴 서치 기법을 통하여 최적해를 구한 결과인 '27.3523'과 전역 최적해인 '24.3062'와 다소 차이가 발생한 것을 확인할 수 있다. 이는 설계 변수의 차원이 높을 뿐 아니라 구속조건이 개수도 많기 때문에 정확한 해를 찾을 수 없는 경우이다.Through the multiple initial point-based pattern search method, it can be seen that there is a slight difference from '27 .3523' which is the result of finding the optimal solution and '24 .3062' which is the global optimal solution. This is not only the dimension of the design variable is high but also the number of constraints is large, so that the exact solution can not be found.

따라서, 정확한 해를 찾기 위하여, 다중 초기점 기반 패턴 서치 기법을 통하여 구한 최적해를 초기점으로 하는 국부 최적화를 적용하는 최적화 과정을 통하여 전역 최적해를 찾는 하이브리드(hybrid) 방법을 본 발명에 적용하였다.Therefore, in order to find an accurate solution, a hybrid method of finding a global optimal solution through an optimization process applying local optimization with an initial point obtained from a multiple initial point-based pattern search technique is applied to the present invention.

국부 최적화 방법은 다음과 같은 방법으로 최적해를 도출하게 된다.The local optimization method derives the optimal solution by the following method.

먼저, 상기 다중 초기점 기반 패턴 서치 기법을 통하여 구한 최적해를 초기점으로 정의하게 된다. 이 초기점을 기준으로 하여 최적화 탐색할 방향과 탐색 길이를 결정하게 된다. 이를 통하여 향상된 해를 도출할 수 있게 되는데, 이 해가 수렴조건을 만족하였다면 최적해로 선택된다. 하지만 수렴조건을 만족하지 않았다면, 향상된 해를 초기점으로 하여 다시 최적화 탐색 방향 및 길이를 결정하는 과정을 반복하게 된다.First, the optimal solution obtained through the multiple initial point-based pattern search technique is defined as an initial point. The direction and search length of the optimization search are determined based on the initial point. This leads to an improved solution. If this solution satisfies the convergence condition, it is selected as the optimal solution. However, if the convergence condition is not satisfied, the optimization search direction and length are determined again with the improved solution as the initial point.

상기 다중 초기점 기반 패턴 서치 기법을 통하여 구한 최적해를 초기점으로 국부 최적화를 통하여 전역 최적해를 찾은 결과, 표 4와 같이 정확한 전역 최적해를 찾은 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 4, the global optimal solution can be found by locally optimizing the optimal solution obtained from the multiple initial point-based pattern search method.

[표 4][Table 4]

Figure 112014059521393-pat00004

Figure 112014059521393-pat00004

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
Embodiments of the present invention include computer readable media including program instructions for performing various computer implemented operations. The computer-readable medium may include program instructions, local data files, local data structures, etc., alone or in combination. The media may be those specially designed and constructed for the present invention or may be those known to those skilled in the computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floppy disks, and ROMs, And hardware devices specifically configured to store and execute the same program instructions. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

110: 전역 최적화부
120: 국부 최적화부
130: 제어부
210: 초기점 생성부
220: 패턴 정의부
230: 패턴 탐색부
240: 최적해 판단부
310: 초기점 정의부
320: 최적화 탐색 요소 결정부
330: 최적해 판단부
110: Global optimization unit
120: Local optimization unit
130:
210: initial point generation unit
220: Pattern definition section
230: pattern search unit
240:
310: Initial point definition unit
320: Optimization search element determination unit
330:

Claims (8)

전역 최적화부 및 국부 최적화부를 포함하는 최적 설계 장치를 이용한 최적 설계 방법에 있어서,
상기 최적 설계 장치의 전역 최적화부에서, 실험 계획법을 통하여 설계 전 영역에 대하여 다중 초기점을 생성하고, 상기 다중 초기점을 기반으로 하는 패턴 서치 기법을 통해 상기 설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 수행하여 최적 설계를 위한 임시 최적해를 구하는 단계; 및
상기 최적 설계 장치의 국부 최적화부에서, 상기 임시 최적해를 초기점으로 정의하고, 상기 초기점을 기준으로 하여 결정된 최적화 탐색 방향 및 길이를 토대로 국부 최적화를 통해 상기 최적 설계를 위한 전역 최적해를 탐색하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 최적 설계 방법.
A method for optimizing an optimal design using an optimum design apparatus including a global optimizing unit and a local optimizing unit,
The global optimization unit of the optimum design apparatus generates multiple initial points for the entire design region through an experimental design method and performs a global search for the entire design region through a pattern search technique based on the multiple initial points Obtaining a temporary optimal solution for an optimal design; And
The local optimization unit of the apparatus for optimizing design defines the temporary optimal solution as an initial point and searches for a global optimal solution for the optimal design through local optimization based on the optimized search direction and length determined based on the initial point
And a second optimization method of the hybrid method.
제1항에 있어서,
상기 임시 최적해를 구하는 단계는
상기 다중 초기점을 패턴 서치 기법(pattern search method)에 적용하여 상기 임시 최적해를 구하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 최적 설계 방법.
The method according to claim 1,
The step of obtaining the temporary optimal solution
Applying the multiple initial points to a pattern search method to obtain the temporary optimal solution
And a second optimization method of the hybrid method.
제2항에 있어서,
상기 임시 최적해를 구하는 단계는
실험 계획법을 통하여 상기 다중 초기점을 생성하는 단계;
설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 위한 패턴을 정의하는 단계;
상기 다중 초기점을 기준으로 동시에 상기 패턴을 전역 탐색하여 상기 패턴 각각에서의 상기 다중 초기점에 대한 응답값을 계산하는 단계;
상기 패턴 각각에서의 응답값 중에서 가장 우수한 응답값을 도출하는 단계; 및
상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족하면, 상기 도출된 응답값을 상기 임시 최적해로 판단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 최적 설계 방법.
3. The method of claim 2,
The step of obtaining the temporary optimal solution
Generating the multiple initial points through an experimental design method;
Defining a pattern for global search for the entire design area;
Calculating a response value for the multiple initial points in each of the patterns by globally searching the pattern based on the multiple initial points;
Deriving the best response value among the response values in each of the patterns; And
If the derived response value satisfies the convergence condition, determining the derived response value as the temporary optimal solution
And a second optimization method of the hybrid method.
제3항에 있어서,
상기 임시 최적해를 구하는 단계는
상기 도출된 응답값이 수렴조건을 만족하지 않으면, 상기 설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 위한 새로운 패턴을 정의하고 상기 전역 탐색을 수행한 후, 상기 수렴조건을 만족할 때까지 가장 우수한 응답값을 도출하는 과정을 반복 수행하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 최적 설계 방법.
The method of claim 3,
The step of obtaining the temporary optimal solution
If the derived response value does not satisfy the convergence condition, a new pattern for global search for the entire design area is defined and the global search is performed, and the best response value is derived until the convergence condition is satisfied Repeating the process
The method further comprising the steps of:
제1항에 있어서,
상기 전역 최적해를 탐색하는 단계는
상기 임시 최적해를 초기점으로 하는 국부 최적화(local optimizer)를 통해 상기 전역 최적해를 탐색하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 최적 설계 방법.
The method according to claim 1,
The step of searching for the global optimal solution
Searching the global optimal solution through a local optimizer with the temporary optimal solution as an initial point
And a second optimization method of the hybrid method.
제5항에 있어서,
상기 전역 최적해를 탐색하는 단계는
상기 임시 최적해를 상기 초기점으로 정의하는 단계;
상기 초기점을 기준으로 하여 최적화 탐색 방향 및 길이를 결정하는 단계:
상기 최적화 탐색 방향 및 길이를 토대로 하여 해를 도출하는 단계; 및
상기 도출된 해가 수렴조건을 만족하면 최적해로 결정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 최적 설계 방법.
6. The method of claim 5,
The step of searching for the global optimal solution
Defining the temporary optimal solution as the initial point;
Determining an optimal search direction and a length based on the initial point;
Deriving a solution based on the optimized search direction and length; And
If the solution satisfies the convergence condition,
And a second optimization method of the hybrid method.
제6항에 있어서,
상기 전역 최적해를 탐색하는 단계는
상기 도출된 해가 상기 수렴조건을 만족하지 않으면, 상기 도출된 해를 초기점으로 하여 다시 최적화 탐색 방향 및 길이를 결정하는 과정을 반복하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 최적 설계 방법.
The method according to claim 6,
The step of searching for the global optimal solution
If the derived solution does not satisfy the convergence condition, repeating the process of determining the optimization search direction and the length again using the derived solution as an initial point
The method further comprising the steps of:
실험 계획법을 통하여 설계 전 영역에 대하여 다중 초기점을 생성하고, 상기 다중 초기점을 기반으로 하는 패턴 서치 기법을 통해 상기 설계 전 영역에 대한 전역 탐색을 수행하여 최적 설계를 위한 임시 최적해를 구하는 전역 최적화부; 및
상기 임시 최적해를 초기점으로 정의하고, 상기 초기점으로 기준으로 하여 결정된 최적화 탐색 방향 및 길이를 토대로 국부 최적화를 통해 상기 최적 설계를 위한 전역 최적해를 탐색하는 국부 최적화부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 최적 설계 장치.
Through the experimental design method, multiple initial points are generated for the entire design region, and a global search is performed for the entire design region through a pattern search technique based on the multiple initial points to obtain a temporary optimal solution for the optimum design. part; And
A local optimization unit for defining the temporary optimal solution as an initial point and searching for a global optimal solution for the optimum design through local optimization based on an optimization search direction and a length determined based on the initial point,
And a controller for controlling the hybrid system.
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