[發(fā)明專利]一種基于智能優(yōu)化算法的風(fēng)洞天平校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710025772.4
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106815428B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬濤;王樹民;向光偉;謝斌;苗磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

本發(fā)明公開了一種基于智能優(yōu)化算法的風(fēng)洞天平校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法，包括如下步驟：按照設(shè)定的數(shù)據(jù)格式分類提取校準(zhǔn)加載數(shù)據(jù)，讀入天平公式中形成方程組；對方程組中的自變量進(jìn)行智能優(yōu)化，得到優(yōu)化后的天平公式；改變智能優(yōu)化算法的輸入條件及參數(shù)設(shè)置，再次進(jìn)行智能優(yōu)化，得到新的優(yōu)化后的天平公式；對比兩次優(yōu)化結(jié)果，驗證優(yōu)化結(jié)果的可靠性；針對不同的天平分量，得到天平各分量的優(yōu)化公式，最終得到天平吹風(fēng)公式；對天平進(jìn)行檢驗加載，判斷最終的天平吹風(fēng)公式是否符合校準(zhǔn)不確定度的要求。本發(fā)明能夠同時對天平公式的所有系數(shù)進(jìn)行擬合，提高了校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量；為校準(zhǔn)載荷的選取提供了更多可能；并能夠很好地繼承已有的大量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空航天測力試驗氣動力測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于智能優(yōu)化算法的風(fēng)洞天平校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)

目前通用的風(fēng)洞天平校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法都以最小二乘法原理為基礎(chǔ)。由于最小二乘法原理在求解多變量、多峰值、多目標(biāo)的復(fù)雜問題時存在一定的局限，所以在用于多分量天平公式擬合時不得不通過一些方法來減少自變量數(shù)量,對問題進(jìn)行簡化。常見的方法有兩種：第一種方法是通過將天平校準(zhǔn)加載載荷限制為單變量加載，然后通過全回歸方法分立求解各項系數(shù)。這種方法雖然可以得到天平公式各項系數(shù)的理論解，但由于校準(zhǔn)載荷與天平實際使用時的受載情況相差很大，會造成天平在多個載荷同時作用時出現(xiàn)誤差較大的情況；另一種方法是校準(zhǔn)載荷采用多元加載方法獲得，但數(shù)據(jù)擬合采用逐步回歸方法，這種方法在加載載荷上更貼近與天平實際受載情況，但逐步回歸方法本質(zhì)上并沒有充分、全面、同時的考慮各項系數(shù)間的相互影響，而是按照系數(shù)的重要性依次求解各項系數(shù)，這樣就沒能夠充分發(fā)揮多元校準(zhǔn)的優(yōu)勢。此外，通過響應(yīng)面法等試驗設(shè)計方法設(shè)計加載載荷表的天平校準(zhǔn)方法，其數(shù)據(jù)處理方法同樣基于最小二乘法原理，同樣無法同時對天平公式所有系數(shù)進(jìn)行擬合，也就無法將天平公式各項系數(shù)間的相互影響充分、全面的體現(xiàn)出來。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提出了一種基于智能優(yōu)化算法的風(fēng)洞天平校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法，旨在解決風(fēng)洞天平傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法中存在的無法充分、全面、有效反映多載荷同時作用影響的問題，本發(fā)明采用以遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法、差異演化算法、模擬植物生長算法、果蠅算法等為代表的智能優(yōu)化算法，以天平多元加載數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時擬合天平公式所有系數(shù)，從而使天平公式更為真實的反映風(fēng)洞天平工作實際，提高風(fēng)洞天平測量準(zhǔn)度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于智能優(yōu)化算法的風(fēng)洞天平校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法，包括如下步驟：

步驟一、對當(dāng)前擬合的天平分量公式，按照如下數(shù)據(jù)格式分類提取校準(zhǔn)加載數(shù)據(jù)：

(F_ij,ΔU_ij,F_mj(m＝1～6,m≠i))，其中，F(xiàn)_ij表示需要優(yōu)化擬合的天平分量某次加載的載荷，ΔU_ij表示與F_ij對應(yīng)的輸出信號，F(xiàn)_mj(m＝1～6,m≠i)表示除F_ij外的同一次加載的其他分量載荷；

步驟二、將步驟一提取的數(shù)據(jù)讀入如下所示的天平公式中形成以天平公式各項系數(shù)為自變量的方程組：

步驟三、對步驟二形成的方程組中的自變量進(jìn)行智能優(yōu)化，得到優(yōu)化后的天平公式；

步驟四、改變智能優(yōu)化算法的輸入條件及參數(shù)設(shè)置，重復(fù)步驟三，得到新的優(yōu)化后的天平公式；

步驟五、對比兩次優(yōu)化結(jié)果，驗證優(yōu)化結(jié)果的可靠性：如果兩次優(yōu)化結(jié)果可靠，則進(jìn)入步驟六，否則對校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、擬合過程進(jìn)行核查后返回步驟三；

步驟六、針對不同的天平分量，重復(fù)步驟一至步驟五，得到天平各分量的優(yōu)化公式，最終得到天平吹風(fēng)公式；