يك چارچوب جديد طراحي بهينه چند موضوعي مقاوم در طراحي مفهومي يك وسيله زير سطحي خود گردان

A new robust multidisciplinary design optimization framework for conceptual design of an autonomous underwater vehicle

در فرآيند طراحي يك وسيله زير سطحي به مدل سازي رياضي زير سيستم ها /موضوعات درگير مانند هدايت و كنترل، محموله، هيدروديناميك، پيشرانش، سازه، طراحي مسير و عملكرد و روابط متقابل آنها نياز است. در فازهاي ابتدايي طراحي اين وسيله همواره متغيرهاي طراحي و پارامترهاي سيستم با درجه بالايي از عدم قطعيت روبرو هستند. اين عدم قطعيت ها باعث چالش در فرآيند طراحي شده و عملكرد وسيله را تحت تاثير مستقيم قرار مي دهند. روشهاي طراحي بهينه چند موضوعي رهيافتي جهت طراحي بهينه و امكانپذير و روشهاي طراحي مقاوم رويكردي جهت طراحي غير حساس نسبت به تغييرات متغييرهاي طراحي هستند. تركيب روشهاي طراحي بهينه چند موضوعي و روشهاي طراحي مقاوم با يكديگر براي طراحي يك سيستم پيچيده از منظر بهينگي، امكانپذيري و مقاوم اهميت ويژه اي دارد. در اين مقاله يك روش بهينه سازي چند موضوعي مقاوم جهت طراحي مفهومي يك وسيله زير سطحي خودگردان با در نظر گرفتن تاكتيك و سيستم به صورت همزمان تحت عدم قطعيت هاي طراحي توسعه يافته است. براي اين منظور روش امكانپذير چند موضوعي غير قطعي به عنوان چارچوب بهينه سازي چند موضوعي تحت عدم قطعيت معرفي مي گردد. همچنين دو روش تكاملي مبتني بر پارتو به عنوان دو روش بهينه سازي چند هدفه مورد استفاده قرار گرفته و نتايج دو روش مقايسه مي‌گردد. نتايج اين تحقيق نشان مي دهد، چارچوب جديد طراحي چند موضوعي بهينه مقاوم معرفي شده مي تواند با دقت مناسب يك مجموعه طراحي مقاوم را براي يك وسيله زير سطحي با زير سيستم هاي غيرقطعي و كوپله را ارائه دهد

The design process of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) requires mathematical model of subsystems or disciplines such as guidance and control, payload, hydrodynamic, propulsion, structure, trajectory and performance and their interactions. In early phases of design, an AUV are often encountered with a high degree of uncertainty in the design variables and parameters of system. These uncertainties present challenges to the design process and have a direct effect on the AUV performance. Multidisciplinary Design Optimization (MDO) is an approach to find both optimum and feasible design and robust design is an approach to make the system performance insensitive to variations of design variables and parameters. It is significant to integrate robust design and MDO for designing complex engineering systems in optimal, feasible and robust senses. In this paper, an improved robust MDO methodology is developed for conceptual design of an AUV under uncertainty with considering tactic and system design simultaneously. In this methodology, Uncertain Multi-Disciplinary Feasible (UMDF) framework is introduced as uncertain MDO framework. Two evolutionary algorithms are also used as Pareto-based Multi-Objective optimizers and results of two algorithms are compared. The results of this research illustrate that the new proposed robust multidisciplinary design optimization framework can carefully set a robust design for an AUV with coupled uncertain disciplines.