参数优化

在comsol多物理学中设置参数优化^®，您只需要添加通用优化学习。关联的设置窗口提示您添加目标函数，控制变量和参数以及约束。您用于参数优化的参数可能与首先设置模型的参数相同，例如几何尺寸，材料属性或边界负载。尽管参数扫描将为您提供设计参数空间的概述，但参数优化将为您提供最佳参数和目标函数值。

当使用定义几何尺寸的参数运行参数优化时，在每次迭代中都需要进行重新抽签 - 一个与优化模块完全自动的过程。最佳解决方案始终是真正的CAD部分，可以立即导出到行业标准的CAD格式。这需要CAD导入模块，，，，设计模块，或用于CAD的Livelink™产品之一。乐动体育app无法登录

拓扑优化

拓扑优化代表几何变化的自由度比参数和形状优化更大。这种方法允许在优化过程中进行材料去除和添加，从而可以在最初在设计中不存在的几何形状中创建孔。这种方法通常会产生有机设计的设计，并且是轻巧的流行方法。专用的用户界面和研究可用于拓扑优化。

就像使用形状优化一样，拓扑优化也不需要重新捕捉。最佳和平滑的设计可在STL，3MF或PLY文件格式中提供，以在其他软件中进一步使用或用于Comsol Multiphysics中的验证分析^®。

基于梯度的求解器

当可以使用伴随方法有效地计算衍生物时，使用基于梯度的优化方法。只要它们是可区分的，这对于自定义目标或约束就可以使用。这要归功于comsol多物理学的核心技术^®这具有符号分化，这也提供了解决自定义多物理问题所需的灵活性。

基于梯度的优化可以与数千甚至数百万的设计变量一起使用。形状或拓扑优化通常是这种情况，其中设计变量代表在整个空间中分布并以每个网格元素中不同值表示的场数。

基于梯度的方法同时计算所有分析衍生物，而无衍生物的方法必须近似于每个衍生物，并且随着设计变量数量的增加，将需要更多时间。

优化模块中包含的基于梯度的方法为：

• 移动渐近线的方法（MMA和GCMMA）
• 内点优化器（IPOPT）
• 稀疏的非线性优化器（SNOPT）
• Levenberg – Marquardt

形状优化

作为改变一组CAD参数的替代方法，您可以通过使用内置功能进行形状优化，使几何形状或多或少地自由地变形。这种方法允许更大的自由度，有时比参数优化产生更好的结果。一组专用的用户界面可用于轻松定义2D或3D模型中边界的允许变形。此外，还提供专门的外壳形状优化功能，以及用于控制求解器的形状优化研究类型。

用于固体形状优化的工具是基于以不需要重新勾选的可控方式变形网格的方法。最佳几何形状以尺寸的表面网格格式（例如STL，3MF或PLY）提供。然后可以在comsol多物理学中的单独分析中重复使用该几何形状^®或导出用于其他软件。

参数估计

模型仅与输入一样准确，但是很难从供应商那里获得准确的材料参数。为了说明非线性，您可能需要执行实验。但是，尝试设计使您可以通过分析方法提取所需参数的实验可能具有挑战性。

解决这些问题的一种解决方案是使用优化模块的参数估计功能来找到模型的一组参数，以最大程度地减少物理和模拟实验之间的偏差。除了进行一般参数估计的接口外，还可以使用专门的曲线用户界面拟合曲线（由模型表达式表示）与时间依赖性数据。

参数估计方法基于最小二乘拟合，当参考数据是时间或单个参数的函数时，可以使用。在许多情况下，您将获得估计参数的差异和信心的估计。

为了开始参数估计，可以使用内置教程样本或导入的测量数据以及输入拟合曲线的自定义模型表达式的功能。

无衍生的求解器

当只能间接计算优化求解器所需的搜索方向时，使用无衍生的优化方法。参数优化通常是这种情况，在每个迭代步骤中，控制变量代表几何尺寸和重新构想。

优化模块中包含的无衍生方法是：

• 信任区域方法
  • 通过二次近似（BobyQA）的结合优化
  • 线性近似（Cobyla）的约束优化
• 直接搜索方法
  • Nelder -Mead（单纯形方法）
  • 协调搜索