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構造形態を含む複合領域最適設計法の研究

包括结构形式在内的多学科优化设计方法研究

基本信息

批准号：
19J10355
负责人：
丸山峻
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

トポロジー最適化は構造物の所望の性能を最大化する形状・形態を求める方法論である。本研究では、トポロジー最適化における条件設定を規定する量(本研究ではこれを外部変数と呼ぶ)と、形態の両方を考慮した最適化を行う手法を開発し、より自由度の高い設計解探索を実現することを目的とする。本年度は、前年度の研究成果を足がかりに、より複雑な設計問題への手法の拡張を行った。設計問題としてノイズフィルタのレイアウト設計を取り上げ、素子の配置と導体パターンの最適化による設計支援の方法論を構築した。具体的には、(1)外部変数の数が多い設計問題へ適用可能な方法論の開発・改良、(2)方法論のノイズフィルタ設計例題への適用を実施した。(1)においては、まず、素子配置のみを対象としたパラメータスタディを行い、設計問題の解空間の性質や傾向を把握した。これにより、ノイズフィルタ設計問題へ提案する最適化手法を適用するうえでは、外部変数の数の多さから、手法における関数近似の手続きでの計算量が増大するという課題が明らかになった。そこで、先の検討で得られた解空間の性質に関する知見をもとに、最低限の計算量で妥当な近似を行うための方法論を選定した。(2)においては、ノイズフィルタの性能(Sパラメータ)悪化には、誘導ノイズ・伝導ノイズという2つの要因があるため、各ノイズが支配的となるフィルタ構成について最適化を行った。その結果、前者では、素子配置を考慮しない従来手法の性能改善量が1.188[dB]だったのに対し、提案手法による素子配置と導体パターンを考慮した最適化によって19.52[dB]改善された。また、後者でも同様に、従来手法では8.504[dB]だったのに対し、提案手法により17.74[dB]性能が改善された。さらに、前者の最適化結果から、新規なノイズフィルタの設計コンセプトを獲得できた。

Optimization of structures to maximize desired properties of shapes and morphologies The purpose of this research is to define the quantity of condition settings for support optimization (this research requires external variables and calls), develop optimization methods taking into account the various aspects of the form, and realize the exploration of high-level design solutions with a high degree of freedom. This year's research results from previous years are sufficient to solve the design problems. Design support methodology for optimization of element and conductor configurations Specific aspects include: (1) the number of external variables and the number of design problems;(2) the development and improvement of methodology; and (3) the implementation of methodology and design examples. (1)In this way, we can grasp the nature and tendency of the solution space of design problems by focusing on the configuration of elements and moving through the media. The number of external variables and the number of approximate variables and the amount of computation increase when the optimization method is applied to the design problem. The first step is to find out the relationship between the properties of the solution space and the minimum amount of calculation. (2)In addition, the performance of the system is optimized according to the main factors of the system, such as the control of the system, the optimization of the system composition, and the optimization of the system structure. The result is that the performance improvement of the former is 1.188[dB], while that of the latter is 19.52[dB]. The performance improvement was 8.504[dB] for the proposed method and 17.74[dB] for the proposed method. In addition, the optimization results of the former and the new regulations are obtained.