面向协同设计的AUV多学科设计优化计算框架关键技术研究

The multidisciplinary design optimization (MDO) computing framework for AUV is the platform to development MDO of AUV. Combined with the defects of existing MDO computing frameworks and the future trends of the overall design of AUV, the MDO computing framework for AUV oriented to cooperative design is studied.The problems of the existing computing frameworks which does not support multi-user cooperative design and the distributed parallel computing of multiple design flows are solved. The two key technologies including the design flow visual modeling method and the task scheduling method of multiple design flows are studied. The former solves the visual modeling problem of design flow with complex structure, and provides the visualized input interface for the design flow information. The latter solves the task scheduling problem of multiple design workflows with priority and timing constraints, and ensures the efficiency of parallel computing with multiple design flows. This Research can improve the level of AUV overall design and enrich the MDO theory and application.It also has reference value to the application and promotion of MDO in other engineering fields and has important theoretical significance and application value.

AUV多学科设计优化计算框架是AUV开展多学科设计优化的支撑平台，课题结合现有MDO计算框架的缺陷以及AUV总体设计的未来发展趋势，研究面向协同设计的AUV多学科设计优化计算框架，解决以往计算框架不支持多人协同设计和不支持多设计流程分布式并行计算的缺陷，主要围绕设计流程可视化建模方法和流程任务调度算法两大关键技术进行研究，前者解决设计流程复杂结构的可视化建模难题，为设计流程信息的可视化输入提供了接口；后者解决带优先级和时序约束的多设计流程任务调度问题，为多设计流程并行计算的效率提供了保障。课题研究成果有助于提高AUV总体设计水平，丰富MDO理论及应用，对其它工程制造领域MDO的应用和推广也具有借鉴价值，具有重要的理论意义和应用价值。

项目背景:AUV 多学科设计优化计算框架是AUV 开展多学科设计优化的支撑平台，课题结合现有MDO 计算框架的缺陷以及AUV 总体设计的未来发展趋势，研究面向协同设计的AUV 多学科设计优化计算框架，解决以往计算框架不支持多人协同设计和不支持多设计流程分布式并行计算的缺陷。. 研究内容:课题主要围绕设计流程可视化建模方法和流程任务调度算法两大关键技术进行研究，前者解决设计流程复杂结构的可视化建模难题，为设计流程信息的可视化输入提供了接口；后者解决带优先级和时序约束的多设计流程任务调度问题，为多设计流程并行计算的效率提供了保障。. 重要结果:首先，研究了基于工作流和XML技术的AUV设计流程可视化建模方法，提出了一种基于Flex的可视化流程建模方法，能够嵌入浏览器执行并支持设计流程的复杂结构，为AUV计算框架提供了可视化信息输入的接口。其次，研究了面向多设计流程的任务调度方法，针对异构计算环境下多设计流程并行执行问题，建立了该问题的数学模型，结合流程任务的特征，对任务调度算法进行了深入研究，尝试了多种算法，最终提出了一种基于前瞻的多设计流程调度算法，提高了AUV计算框架中多设计流程并行执行的效率。第三，构建了面向协同设计的AUV多学科设计优化计算框架，演示和验证所提出的理论和方法，将设计流程可视化建模方法、多设计流程任务调度算法，以及申请人已有的分布式计算方法的研究成果进行统一集成和验证。. 科学意义:课题研究成果有助于提高AUV总体设计水平，丰富MDO理论及应用，对其它工程制造领域MDO的应用和推广也具有借鉴价值，同时提出了新的多设计流程调度算法，丰富了分布式并行计算理论，具有重要的理论意义和应用价值。