Zoptymalizowane samolotowe systemy przewodowych połączeń elektrycznych
UE dąży do stworzenia samolotów całkowicie elektrycznych. Optymalizacja wielowymiarowego systemu okablowania, którego działanie zależy od szeregu zmiennych i ograniczeń, to zadanie w sam raz dla algorytmów modelowania i optymalizacji. W ramach projektu HAROS-HD (Hybrid adaptive robust optimization strategy for EWIS high dimensional systems), finansowanego ze środków UE, opracowano prototypowe oprogramowanie przeznaczone właśnie do tego celu. Oprogramowanie łączy technologie modelowania zastępczego w celu stworzenia nowych technik i algorytmów optymalizacji opartych na modelach zastępczych. Modele zastępcze przybliżają wielowymiarowe zachowanie systemów przy pomocy ograniczonej liczby intensywnych obliczeniowo symulacji. Wykorzystanie takich modeli w optymalizacji pozwala wyszukiwać optymalne rozwiązania konstrukcyjne oraz znacząco poprawić ich parametry. Naukowcy opracowali zaawansowane techniki rozkładu grafów, które pomagają w porządkowaniu informacji dotyczących problemu EWIS oraz wyodrębnianiu współzależności. Zespół zastosował algorytmy aktywnego uczenia, które w sposób inteligentny próbkują przestrzeń projektową w celu zidentyfikowania wykonalnych obszarów i uzyskania najbardziej dokładnych modeli zastępczych dyskretnego modelu EWIS. Opracowano algorytmy dla opartych na optymalizacji map samoorganizujących się (SOMBAS), umożliwiające szybkie wypełnianie przestrzeni wykonalnych obszarów projektowych oraz identyfikację granic. Dodatkowe techniki przyspieszają wykonywanie algorytmów aktywnego uczenia i SOMBAS. Równolegle naukowcy udoskonalili algorytmy wykorzystujące entropię krzyżową i opracowali algorytm zmiennego wyszukiwania wzorców Hooke'a-Jeevesa, umożliwiający analizowanie złożonych i rozległych problemów dotyczących optymalizacji. Metoda entropii krzyżowej wykorzystuje podejście probabilistyczne do przekształcania problemów nieciągłych w ciągłe, natomiast algorytm wyszukiwania wzorców umożliwia skuteczniejsze analizowanie przestrzeni projektowej. Nowe oprogramowanie umożliwia wydajną i efektywną optymalizację wielowymiarowych systemów takich jak EWIS. Naukowcy z powodzeniem zaimplementowali prototypowy system HAROS-HD w zespole 48 przewodów używanych w samolotowym systemie EWIS, z ponad 400 zmiennymi projektowymi i 10 000 ograniczeń. Komercjalizacja tych rozwiązań pozwoli zaoszczędzić dużo czasu i pieniędzy, jeśli chodzi o optymalizację EWIS, a jednocześnie umożliwi zmniejszenie masy stosowanego okablowania. Pozwoli to poprawić konkurencyjność unijnego przemysłu lotniczego oraz ograniczyć wpływ lotnictwa na środowisko.
Słowa kluczowe
Samolot, system przewodowych połączeń elektrycznych, wielowymiarowe, HAROS-HD, przestrzeń projektowa
