[發明專利]一種飛機油箱內單管路多目標優化布局方法

在審

• 申請號: 202110762608.8
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113486446A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 邢宇飛;蘇巖;楊野光;屈力剛
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/18;G06N3/00;G06T17/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.一種飛機油箱內單管路多目標優化布局方法，其特征在于，根據飛機油箱的三維模型生成點云集，將點云集轉化為三維柵格地圖，根據三維柵格地圖利用遺傳算法生成滿足固定約束且路徑最短的最優解，作為油箱內管路路徑布局的最佳路徑方案。

2.根據權利要求1所述的一種飛機油箱內單管路多目標優化布局方法，其特征在于，包括：

步驟1：建立飛機油箱的三維模型生成點云集，并設置待敷設管路的端點坐標；

步驟2：將生成的點云集內的坐標轉化為三維柵格地圖；

步驟3：根據三維柵格地圖生成包含最短路徑初始解、滿足固定約束路徑初始解的M組路徑初始解；

步驟4：對獲取的M組路徑初始解集進行簡化；

步驟5：將全部簡化后的初始路徑合并為一組初始種群，根據優化目標對初始種群進行排序，對不符合管路固定約束的個體對應的適應度施加懲罰值；

步驟6：根據種群排序結果對種群進行交叉、變異、排序獲得新種群，通過κ次迭代獲得最優管路路徑，κ為預設的最大迭代次數；

步驟7：根據最優管路路徑在飛機油箱內布局管路生成三維模型，作為油箱內管路路徑布局的最佳路徑方案。

3.根據權利要求2所述的一種飛機油箱內單管路多目標優化布局方法，其特征在于，所述步驟2包括：

步驟2.1：根據公式(1)獲取三維柵格地圖在X、Y、Z軸三個方向上的網格數量s：

s＝round(max(P_d)-min(P_d))/ψ+1 (1)

式中，ψ為單個網格的大小與實際尺寸之間的比例，P_d為飛機油箱三維點云集中的任意一點，round()為四舍五入運算函數；

步驟2.2：利用公式(2)依次計算點云集中每個點在三維柵格地圖中的三維柵格坐標Grid_k：

Grid_k＝round(P_d-min(P_d))/ψ+1 (2)

步驟2.3：若點云集中的點坐標經比例轉換后屬于某一單元格則將該單元格設置為1，否則設置為0。

4.根據權利要求2所述的一種飛機油箱內單管路多目標優化布局方法，其特征在于，所述步驟3求解路徑初始解時，采用單目標蟻群算法、多目標蟻群算法、單目標遺傳算法獲取3組路徑初始解，具體表述為：

針對三維柵格地圖，采用單目標蟻群算法、多目標蟻群算法、單目標遺傳算法分別獲取一組初始路徑，所述單目標蟻群算法、單目標遺傳算法中的適應度函數為：

式中，L_i為第i段管路的長度，n為管路的段數；

所述多目標蟻群算法中的適應度函數為：

式中，J_j為管路路徑上第j個節點到油箱內壁的最短距離，m為每段管路上的支撐點總數，ω₁、ω₂分別為權重系數。

5.根據權利要求2所述的一種飛機油箱內單管路多目標優化布局方法，其特征在于，所述步驟4包括：

步驟4.1：針對步驟3生成的M組路徑初始解，隨機從每組路徑初始解中選取N-2個點與管路的起點、終點組成一個節點數為N的路徑，其中N為預設的路徑節點數；

步驟4.2：判斷步驟4.1中生成的每條路徑的幾何可行性，若不可行則重復步驟4.1重新生成路徑，直至所有管路路徑均具有幾何可行性。