[發(fā)明專利]進化-配點混合多目標彈道優(yōu)化方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910030386.3
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109753743B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 豐志偉;張青斌;彭悟宇;楊濤;葛建全;張斌;黃浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種進化-配點混合多目標彈道優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S100：定義狀態(tài)方程，得到狀態(tài)量，確定控制量、優(yōu)化目標和約束條件；

步驟S200：通過采用打靶法對所述控制量進行離散，得到第一子問題，采用配點法離散控制量和狀態(tài)量，得到第二子問題；

步驟S300：采用MOEA/D對所述第一子問題進行優(yōu)化計算，獲得全局多目標最優(yōu)解和粗略Pareto前沿；

步驟S400：對所述第二子問題采用分解方法得到非線性規(guī)劃問題，采用非線性規(guī)劃算法求解所述非線性規(guī)劃問題，以MOEA/D得到的全局多目標最優(yōu)解和粗略Pareto前沿作為初始解進行優(yōu)化迭代，采用節(jié)點自適應算法進行網(wǎng)格自適應加密。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進化-配點混合多目標彈道優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S100包括以下步驟：

步驟S110：建立飛行器三自由度運動方程，確定優(yōu)化目標及控制量；

步驟S120：建立所述飛行器的駐點熱流密度約束、過載約束和動壓約束。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的進化-配點混合多目標彈道優(yōu)化方法，其特征在于，所述約束條件包括擬平衡滑翔約束、禁飛區(qū)約束、控制量約束、終端約束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進化-配點混合多目標彈道優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S200包括以下步驟：

步驟S210：采用打靶法，選取相對較少的節(jié)點對控制量進行離散，得到第一子問題；

步驟S220：采用配點法，利用Runge-Kutta離散方法同時對控制量和狀態(tài)量進行離散，得到第二子問題。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進化-配點混合多目標彈道優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S300包括以下步驟：

步驟S310：采用分解方法將所述第一子問題轉(zhuǎn)化為一組單目標優(yōu)化問題。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的進化-配點混合多目標彈道優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S300中包括以下步驟：

步驟S312：采用橢球聚合法對所述一組單目標優(yōu)化問題進行優(yōu)化計算；

在給定橢球偏心率后，使得橢球長軸最小化，令λ表示權(quán)重矢量，R(λ)表示坐標變換矩陣，用于將第一個目標函數(shù)F₁的坐標軸旋轉(zhuǎn)到權(quán)重矢量λ的方向，則橢球與可達目標區(qū)域邊界的切點是如下單目標優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解：

其中，g^RE(x|a,R(λ),z^*)即為優(yōu)化問題的目標函數(shù)，在上式中

是理想點，同時也是橢球的中心，為的第i個分量，R(λ)滿足RR^T＝I，橢球具有一個長軸和若干相等的短軸，a是半長軸與半短軸的比值，坐標變換矩陣后橢球主軸方向與權(quán)重矢量方向一致；

步驟S320：初始化，所述步驟S320包括以下步驟：

步驟S321：計算第i個權(quán)重矢量的T個鄰居權(quán)重索引集，記為B(i)＝{i₁,...,i_T}；

定義權(quán)重矢量wⁱ的鄰居為與其歐式距離最近的一組權(quán)重矢量因此第i個子問題的鄰居是由wⁱ最近的權(quán)重矢量對應的子問題所組成，每個子問題的優(yōu)化主要利用其鄰居子問題的當前解；

步驟S322：隨機生成初始種群x¹,...,x^N，并計算相應的目標函數(shù)FVⁱ＝F(xⁱ)；

步驟S323：隨機生成初始化的理想點z＝(z₁,...,z_m)^T；

步驟S330：更新；

從B(i)中隨機選擇指標k,l，使用遺傳算子根據(jù)x^k和x^l由差分進化操作得到新解y，對y進行修復或變異操作得到y(tǒng)'，對j＝1,...,m，若z_j＜f_j(y')，則z_j＝f_j(y')，對步驟S321中的鄰居權(quán)重索引集中對應的鄰居問題的解，對j∈B(i)，若g^RE(y′|a,R(λ^j),z^*)≤g^RE(x^j|a,R(λ^j),z^*)，則x^j＝y(tǒng)'，F(xiàn)(x^j)＝F(y')，從EP中刪除被F(y')支配的矢量，如果EP中沒有支配F(y')的矢量，則將被F(y')支配的矢量加入EP；

步驟S340：停止；

如果滿足預先設(shè)定的停止判據(jù)，則停止并輸出種群，否則轉(zhuǎn)步驟S330。