modeFRONTIER软件功能介绍 (2)高效的算法

monder

modeFRONTIER的独有特点是将高质量的试验设计、优化算法、响应面分析、稳健设计完美的结合在一起，而不是孤立地考虑这几个部分。

1. 试验设计（DOE）。这是进行优化、响应面分析、稳健设计的基础，其目的是通过对可行性设计空间进行采样，以获得设计空间的信息，还为优化算法提供初始解集。modeFRONTIER有13种DOE方法，满足各种要求。它们是用户自定义法、随机序列法、Sobol序列法、蒙特卡罗法、全因子法、简因子法、面心立方法、Box-Behnken法、拉丁方法、田口矩阵法、PB法、最优性法、交叉验证法。每种方法都有各自的特点和适用情况，较常用的试验设计方法是用户自定义法、随机序列法、Sobol序列法。

2. 优化算法。按优化目标的个数，优化分为单目标优化和多目标优化两种。modeFRONTIER有8种单目标优化算法（SIMPLEX、BFGS、SA、FSIMPLEX、MACK、DES、NLPQLP、NLPQLP-NBI）和8种多目标优化算法（MOGAII、MOSA、FMOSAII、MMES、NASH、1+1-ES、NSGA-II、ARMOGA）。实际的问题几乎都是多目标的，所以modeFRONTIER提供的多种多目标优化解决方案能够满足客户多方面的要求。而且经过比较，这些算法在技术上具有绝对领先地位。

3. 响应面分析（RSM）。响应面分析的原理是根据现有的计算结果构造输入和输出之间的关系，响应面的功能是大大减少总优化时间。对于计算时间较长的仿真程序，将响应面分析与真实计算相结合可以大大加快优化速度。而且，modeFRONTIER还允许用户定义用真实仿真程序计算或用响应面计算的比例，给用户带来极大方便。

modeFRONTIER有7种响应面分析方法，分别是用户自定义法、SVD法、K最近法、Kriging法、参数法、高斯法、神经网络法。前四种是比较基本的响应面方法，K最近法和Kriging法都能得到较好的响应面。对于复杂的、非多项式响应面，高斯法是最佳选择。高斯法也是modeFRONTIER响应面中的独特方法。
有些用户想用modeFRONTIER建立实验数据的响应面，这在modeFRONTIER里可以轻松实现。因为modeFRONTIER与外部交换数据非常容易，最常用的就是通过Excel表格，用户只需将数据导入modeFRONTIER就可以建立响应面模型了。

4. 稳健设计。稳健性优化设计指的是提高目标变量对设计变量的抗干扰能力，即设计变量受到干扰发生变化时，目标不会发生剧烈变化。如图6所示，虽然绝对最优点是A点，但它不是稳健最优的，进行稳健优化后会找到稳健最优点——B点。

modeFRONTIER稳健设计的独特之处在于用户可以直接对设计目标的均值和方差操作（将它们作为设计目标或对它们施加约束），而不是程序自动将目标的均值和方差加权成为目标，具有高度的灵活性和可操控性。

下图是modeFRONTIER自带的例题，经过计算，能够找到稳健最优点

shuiyuan_888

非常好，收益很大