Progettazione ottimizzata dei sistemi di interconnessione del cablaggio elettrico degli aerei
L’UE si sta muovendo verso la produzione di velivoli completamente elettrici. L’ottimizzazione del sistema di cablaggio ad alta dimensionalità, il cui funzionamento dipende da un elevato numero di variabili e vincoli, è un compito adatto per algoritmi di modellizzazione e ottimizzazione. Gli scienziati impegnati nel progetto HAROS-HD (Hybrid adaptive robust optimization strategy for EWIS high dimensional systems), finanziato dall’UE, hanno sviluppato un prototipo di soluzione software per tale scopo. Il software combina tecnologie di modellazione surrogate per la creazione di nuove tecniche e algoritmi di ottimizzazione di tipo surrogato. I modelli surrogati approssimano il comportamento multivariato dei sistemi utilizzando un numero limitato di simulazioni costose dal punto di vista computazionale. L’ottimizzazione di tipo surrogato utilizza tali modelli, cercando di ottenere una progettazione ottimale in grado di migliorare notevolmente le prestazioni di progettazione. Gli scienziati hanno sviluppato avanzate tecniche di scomposizione grafica che aiutano a strutturare le informazioni riguardanti il problema EWIS e ad estrarre i vincoli di dipendenza. Il team ha usato algoritmi di apprendimento attivo che campionano in modo intelligente lo spazio di progettazione al fine di identificare le aree praticabili e produrre modelli surrogati il più possibile accurati del sistema discreto EWIS. Sono stati creati algoritmi per la creazione di mappe auto-organizzate basate sull’ottimizzazione (SOMBAS) al fine di gestire il riempimento rapido degli spazi delle possibili aree di progettazione e l’individuazione dei confini. Ulteriori tecniche accelerano l’esecuzione degli algoritmi SOMBAS e di apprendimento attivo. In parallelo, gli scienziati hanno migliorato gli algoritmi relativi all’entropia incrociata e hanno sviluppato una variante dell’algoritmo di ricerca della direzione di Hooke-Jeeves per gestire problemi di ottimizzazione complessi e su grande scala. Il metodo dell’entropia incrociata usa un approccio probabilistico per trasformare problemi discreti in problemi continui, mentre l’algoritmo di ricerca della direzione esplora lo spazio di progettazione in modo più efficiente. La nuova soluzione software consente l’ottimizzazione efficiente ed efficace dei sistemi ad alta dimensionalità, come per esempio quello EWIS. I ricercatori hanno applicato con successo il prototipo di sistema HAROS-HD su un connettore cablato contenente 48 cavi per un EWIS aeronautico, con oltre 400 variabili di progettazione e 10 000 vincoli. La commercializzazione farà risparmiare tempo e denaro associati alla fase di progettazione critica relativa all’ottimizzazione EWIS, riducendo il peso associato al cablaggio mediante una progettazione migliore. Ciò consentirà un aumento della competitività dell’industria aerospaziale dell’UE, diminuendo allo stesso tempo l’impatto ambientale del volo.
Parole chiave
Aeroplano, sistema interconnessione cablaggio elettrico, alta dimensionalità, HAROS-HD, spazio progettazione
