[发明专利]一种基于多目标优化算法的民机需求优选方法

说明书

本发明提供了一种基于多目标优化算法的民机需求优选方法，采用基于分解的多目标进化算法，通过聚合函数把多目标优化问题分解为若干个单目标优化子问题，并对这些子问题同时进行优化，从而解决民用飞机研发过程中的需求优选问题。本发明为了平衡利益相关者之间的需求冲突、充分兼顾每一个利益相关者对民用飞机产品的满意度，把每一个利益相关者的满意度都作为需求优选的优化目标，将民机的需求优选问题转化为将每个利益相关者的满意度作为优化目标的多目标优化问题，从而优选出可行的需求子集。

技术领域

本发明涉及民机需求捕获领域，尤其涉及基于多目标优化算法的民机需求优选方法。

背景技术

民用飞机研制是一项产品极其复杂，技术难度很大，质量要求很高的庞大的系统工程。随着科技的不断进步，电子系统越来越多，民用飞机的功能也越来越复杂。因此，民用飞机的研发工作面临着海量需求和系统复杂度急剧增加等问题。

由于利益相关者众多，即使只是对飞机的型号改进设计，也有众多利益相关者、众多需求。每个利益相关者都期待飞机更安全、高效、经济、环保，但不同的利益相关者会对不同方面有所侧重，对需求集合的优化选择抱有各自不同的期望，这些意见有时甚至会相互冲突。受到研制成本、研制周期等方面的限制，民机研发人员往往无法满足所有利益相关者的所有期望，因此，在资源有限的情况下如何对需求的优先程度进行划分，决定优先满足哪些需求，做出必要的取舍，协助研制人员在一定的约束条件下优选出可行的需求子集，从而保证在规定的时间内完成飞机的研制工作，同时使得利益相关方能够尽可能地对研制出的民用飞机感到满意，如何选择符合多数利益相关方的需求集合成了飞机设计工作中亟待解决的问题。

民用飞机研制工作的成功与否需要通过每个利益相关者的使用评价来决定，这就要求在需求优选过程中必须尽可能地满足每一个利益相关者最关注的需求，避免产生某些利益相关者的需求完全未被实现而导致其对于该型号民用飞机特别不满意的现象。而要充分考虑到每一个利益相关者的核心关键需求，就需要将每个利益相关者对产品的满意度都作为一个独立的优化目标在需求优选过程中给予充分考虑。

需求优选过程中需要同时兼顾多个目标，不同的目标评价很难进行统一表示和计算，往往不能简单地将它们合并为单一的(加权)的目标函数。因此，必须将每个目标都作为一个单独的优化目标，并在多个目标函数的指导下，找出使得一个目标变好而不导致其他目标变坏的解集-帕累托(Pareto)最优解集。Pareto最优解集中的每个解决方案都表示一种可能的需求分配或选择方案，这个方案可以在提高某些优化目标的同时，而不损害其它优化目标，从而最大限度地提高整体的优化效果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于多目标优化算法的民机需求优选方法。本发明提出的基于多目标优化算法的民机需求优选方法，解决了民机研发过程中利益相关者及需求过多使得需求的选择不合理的问题，更加合理、有效地对需求进行优选，使得研发过程进展更加顺利，研制出的飞机能够更加贴合利益相关者的需求。本发明采用基于分解的多目标进化算法(Multi-objective Evolutionary Algorithm Based onDecomposition，MOEA/D)，通过聚合函数把多目标优化问题分解为若干个单目标优化子问题，并对这些子问题同时进行优化，从而解决民用飞机研发过程中的需求优选问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下具体步骤：

步骤一，建立数学模型：