基于Web服务的分布式多学科设计优化计算框架研究

• 作 者: 赵磊
• 机 构: 华中科技大学
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: MDO计算框架 层次Petri网 Web服务 P2P技术

多学科设计优化（Multidisciplinary Design Optimization，MDO）是为了解决复杂工程系统设计的新学科。MDO的主要研究方向是MDO计算框架、代理模型、MDO方法及MDO的应用。MDO计算框架是指能实现多学科设计优化方法、包含硬件和软件体系的计算环境，在环境中既能够集成和运行各学科的并行计算，又能够实现各学科之间的协同优化。目前MDO计算框架比较适合于地域上集中、设计优化软件兼容性较好的情况下解决MDO问题。但在实际的工程应用中，设计优化软件通常是分布在地理上分散的、异构的环境中，参与设计的人员也往往是来自不同单位、不同学科的专家，传统的MDO计算框架已无法对分布式MDO模式进行有效支持。因此，本文主要研究实现分布式、异构软件集成的MDO计算框架相关技术。首先，本文对MDO计算框架的研究现状进行了概述，并根据MDO计算框架的特点，对常见MDO计算框架进行分析对比。通过分析对比，发现现有MDO计算框架的不足之处是：不易于MDO方法的表达、以及和在分布式环境下实现并行计算和设计方面不够理想。其次，针对现有MDO计算框架中MDO方法不易表达的问题，本文研究了MDO过程建模的方法。针对MDO过程特点，在对现有流程建模方法的进行比较的基础上，提出了基于层次Petri网的MDO过程建模的方法，增强了分布式MDO计算框架的MDO表达能力。接着，针对分布式环境下MDO计算框架并行计算能力较弱的问题，本文从分布计算的角度入手，通过对异构设计优化软件的集成，来提高MDO计算框架的分布环境下的并行计算能力。重点研究了基于Web服务的设计软件的封装与集成方法，把实现了分布式环境下异构设计优化软件的无缝集成。所提出的分布式MDO计算框架为解决MDO问题提供了一个有效的协同环境。然后，在以上工作的基础上，采用基于JXTA的P2P计算机网络结构实现分布式MDO计算框架硬件布局。提出了分布式MDO计算框架的设计方案，开发了原型系统，并在工程实例中进行了应用。最后，本文对全文进行总结，并对以后工作进行了展望。