[發明專利]基于遺傳算法的發動機控制系統高空臺模擬試驗設計方法

在審

• 申請號: 202211399580.7
• 申請日: 2022-11-09
• 公開（公告）號: CN115758700A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 成維濤;李江紅;崔佳航;趙振民;趙偉;翟雄飛;劉偉;單航;陳超;王彤;尚純潔
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06N3/126;G06F111/06
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李薇

本發明公開了一種基于遺傳算法的發動機控制系統高空臺模擬試驗設計方法，包括：根據航空發動機控制系統的性能要求確定實驗科目，并根據實驗科目確定實驗因素及其對應的因素水平；基于因素水平構建種群，并將混合偏差作為優化指標構建適應度函數，同時初始化整數編碼遺傳算法；基于構建的種群和適應度函數，利用整數編碼遺傳算法生成均勻設計矩陣；根據均勻設計矩陣生成均勻設計試驗方案，以實現發動機控制系統高空臺模擬試驗的設計。本發明利用遺傳算法可以生成均勻性很好的均勻設計矩陣，從而使得高空臺優化均勻試驗設計方法可以獲取更加優良的均勻試驗方案，提高了高空臺模擬試驗效率，降低了高空臺模擬試驗成本。

技術領域

本發明屬于航空發動機控制系統高空臺試驗設計領域技術領域，具體涉及一種基于遺傳算法的發動機控制系統高空臺模擬試驗設計方法。

背景技術

航空發動機是飛機的動力源泉，廣泛應用于軍/民用飛機上。隨著我國航空業的發展，以及對高性能飛行的要求，飛機對推進系統的要求越來越高，這使得航空發動機迎來了前所未有的挑戰。航空發動機高空模擬試車臺簡稱高空臺，是在地面模擬飛機發動機在空中的飛行狀況和環境，對發動機整機和部件進行高空模擬試驗的系統設備；是研制先進航空發動機及其改進改型不可或缺的手段。進行高空模擬試驗，是航空發動機設計、改進改型、技術攻關、故障再現與排除的最有效途徑。

試驗設計是指按照預定目標制訂適當的實驗方案，以利于對實驗結果進行有效的統計分析的數學原理和實施方法。目前，在航空發動機高空臺模擬試驗設計中，通常采用均勻設計法。

然而，由于航空發動機高空臺模擬試驗所研究的因素和水平數目較多，已有均勻設計表均勻性不好、效率不高，極大的制約了均勻設計在航空發動機高空模擬試驗領域的應用。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于遺傳算法的發動機控制系統高空臺模擬試驗設計方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種基于遺傳算法的發動機控制系統高空臺模擬試驗設計方法，包括：

S1：根據航空發動機控制系統的性能要求確定實驗科目，并根據所述實驗科目確定實驗因素及其對應的因素水平；

S2：基于所述因素水平構建種群，并將混合偏差作為優化指標構建適應度函數，同時初始化整數編碼遺傳算法；

S3：基于構建的種群和適應度函數，利用整數編碼遺傳算法生成均勻設計矩陣；

S4：根據所述均勻設計矩陣生成均勻設計試驗方案，以實現發動機控制系統高空臺模擬試驗的設計。

在本發明的一個實施例中，在步驟S1中，根據所述實驗科目確定實驗因素及其對應的因素水平，包括：

S11：根據所述試驗科目確定對應的試驗指標；

S12：根據所述試驗指標選擇試驗因素，并確定該試驗因素對應的因素水平。

在本發明的一個實施例中，步驟S2包括：

S21：初始化算法：設置種群雜交概率、選擇概率，精英概率、變異概率以及最大迭代代數；

S22：以每個試驗因素對應的因素水平數作為一個個體，生成初代種群；

S23：根據混合偏差的均勻性度量函數構建遺傳算法的適應度函數如下：

其中，MD²(x)表示混合偏差的均勻性度量函數，Δ為常數。

在本發明的一個實施例中，步驟S22包括：

a)以每個試驗因素對應的因素水平數作為一個個體，利用數論中的素數分解法生成均勻設計生成向量H，其表達式為：