[發明專利]基于改進遺傳算法的變循環發動機最大推力控制優化方法

有效

• 申請號: 202110079122.4
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112926254B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 緱林峰;薛宇琦;李慧慧;楊江
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于改進遺傳算法的變循環發動機最大推力控制優化方法，其特征在于：第一步建立變循環發動機的非線性數學模型；

第二步確定最大推力控制模式的目標函數和約束函數；

第三步以改進遺傳算法優化計算；

第四步輸出最優控制變量給變循環航空發動機；

所述基于改進遺傳算法的變循環發動機最大推力控制優化方法，其特征在于：所述改進遺傳算法是對基本遺傳算法進行了改進，主要對遺傳算法的初始種群的構造、適應度函數、交叉算子和變異算子方面進行了改進；

所述變循環發動機的非線性數學模型為

y＝f(x)

其中為控制輸入向量,包括模式選擇活門MSV打開程度msv，調節主燃油流量W_f、尾噴管面積A₉、風扇導葉角度dvgl和壓氣機導葉角度dvgh，為輸出向量，包括燃油消耗率sfc和變循環發動機推力F，f(·)為產生系統輸出的非線性向量函數；

所述的最大推力控制模式為在保證發動機安全工作的前提下，提高發動機的推力，其數學描述如下：

性能指標：max F

約束條件：g_imin≤g_i(x)≤g_imax,i＝1,2,...

其中，g_i(x)為約束條件，包括渦輪前溫度不超溫、高壓壓氣機不喘振、高壓轉子不超轉、風扇不超轉、燃燒室不富油熄火、主燃燒室供油量不超過其最大供油量、噴管喉部面積不小于其最小面積，g_imin，g_imax分別為約束條件的下限值，上限值；

對于最大推力控制模式需要求解如下非線性約束問題：

其中控制變量以上各個變量均在相應的變化范圍之內取初值；

所述改進遺傳算法的算法流程為

(1)初始化；給參數賦值，隨機產生含M個個體的初始種群；

(2)適應度評價；計算群體中各個個體的目標函數值，由可計算出適應度函數的值，并按適應度值將各個個體由大到小進行排序；

(3)選擇；采用選擇算子中的最優保存策略，即當前群體中適應度最高的個體不參與交叉運算和變異運算，而是用該個體來替換掉本代群體中經過交叉、變異操作后所產生的適應度最低的個體；

(4)交叉；采用改進的交叉算子，即由

可進行交叉操作，生成優秀個體的“后代”，用這些“后代”代替被移除的個體；

(5)變異；采用改進的變異算子，即由Ω＝{x_k-s(t)(x_k-L_k),x_k+s(t)(U_k-x_k)}可進行變異操作，生成新個體；

(6)計算子代群體中各個個體的適應度值；

(7)若算法已經達到所允許的最大進化代數或者連續幾代群體最優個體都沒有進化，則輸出最終結果，結束迭代；否則轉(3)，繼續搜索。

2.根據權利要求1所述的基于改進遺傳算法的變循環發動機最大推力控制優化方法，其特征在于：所述控制變量為模式選擇活門MSV打開程度msv，調節主燃油流量W_f、尾噴管面積A₉、風扇導葉角度dvgl和壓氣機導葉角度dvgh。