目前,求解复杂工程系统设计(如卫星系统设计)问题中一种重要的方法是基于“分解-协同”思想的方法,多学科设计优化和协同进化方法是目前两个活跃的研究课题。本文以卫星舱布局优化设计为应用背景,针对带多个性能约束、大型、高维、非线性的弱耦合复杂工程系统优化问题,借鉴协同进化的思想,提出了一种双系统互补协同进化设计方法,目的是为了更好的解决复杂工程系统优化设计问题。 本文首先给出了复杂工程系统设计问题的描述;然后综述了目前多学科设计优化和协同进化方法的研究现状,讨论若干典型方法的优缺点。在此基础上,本文提出了双系统互补协同进化方法。 本论文具有新意或者特色之处如下: (1) 给出双系统互补协同进化方法,该方法要点是:用A、B两个种群(系统)分别演化复杂工程系统问题P,A系统采用设计变量变粒度策略和原问题的适应度函数;B系统保持原问题设计变量,采用简约的适应度函数。其中,B系统借鉴合作式协同进化(CCEA)的思想,把原问题P分解为若干个含设计变量较少,彼此间相互独立的子系统并行进化。A、B两个系统并行进化,通过种群间个体迁移相互协同,共同求解原问题P。A、B两个系统构成了一个具有设计变量多寡和适应度函数繁简互补关系的双系统协同设计框架。 (2) 编制了该方法软件并给出了卫星舱布局优化设计问题的设计实例。仿真实验结果表明,双系统互补协同进化方法求解弱耦合复杂工程系统的性能要优于传统的遗传算法和合作式协同进化方法。应该说明的是,应用双系统互补协同进化方法进行的仿真实验有限,本文算法的一般性尚待进一步验证。本文最后指出了本文方法存在的问题和下一步研究的方向。 期望本文上述工作能有助于协同进化设计方法的理论探讨,有助于该方法在一类弱耦合的复杂工程系统设计的应用研究进展。