Software: SimX - Nadelantrieb - Wirkprinzip - Optimierungsverfahren

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Experiment: Optimierungsverfahren

Bisher haben wir unser Entwurfsproblem vor allem inhaltlich in eine Optimierungsaufgabe transformiert. Es fehlt nun noch die Konfiguration der "Numerik", d.h.: "Mit welchem Optimierungsverfahren soll Wie die optimale Lösung gefunden werden?"

Leider ist das "optimale" Optimierungsverfahren und seine "optimale" Konfiguration abhängig von der Optimierungsaufgabe! Ausgehend von einer Standard-Konfiguration ist es meist günstig noch einen gewissen Aufwand in den Abgleich des numerischen Verfahrens zu investieren. Das werden wir nun am Beispiel des Nadelantriebs üben:

• OptiY bietet für den unerfahrenen Nutzer ein Standard-Verfahren an. Welches Verfahren sich dahinter verbirgt, ist abhängig von der Anzahl der Entwurfsparameter P und Gütekriterien K:
  • Evolutionsstrategie bei P>1 oder K>9,
  • Hook-Jeeves-Verfahren für P<2 und K<10
• In unserem Beispiel würde also das Hook-Jeeves-Verfahren genutzt. Dieses tastet sich auf der Zielfunktion von der Ausgangslösung schrittweise in Richtung kleinerer Werte "bergab" und endet dort in der Talsohle - in der Hoffnung, dass dies das globale Optimum ist:
  • Die Option "Automatischer Stopp=True" soll die Suche beenden, wenn das Minimum erreicht wurde. Das dafür implementierte Kriterium funktioniert leider nur sehr unzuverlässig!
  • Um das Optimum zu finden, muss man "Automatischer Stopp=False" setzen. Die Anzahl der Optimierungsschritte sollte man auf einen großen Wert (z.B 1000) setzen:
    
    Man kann die Optimierung jederzeit manuell stoppen, wenn keine weitere Verbesserung der Lösung zu erwarten ist.
  • Um an dieser Stelle zumindest einen Einblick in die Konfiguration eines Optimierungsverfahren zu erhalten, wählen wir das Hook-Jeeves-Verfahren:
    
  • Die individuelle Abtast-Schrittweite für jede Entwurfsgröße ist in der Standardeinstellung u.a. von deren vorgegebenem Variationsbereich [Untergrenze ,Obergrenze] abhängig (=1/1000 des Bereiches). Da dies numerisch nicht immer günstig sein muss, sollte man sich den Zugriff auf diese Abtast-Schrittweite ermöglichen, indem man Startschrittweite=manuell setzt.
  • Die Startschrittweite erscheint dann als zusätzliche Eigenschaft nach Wahl des jeweiligen Entwurfsparameters im OptiY-Explorer.

... hier geht es bald weiter!

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