[发明专利]基于遗传算法的发动机控制系统高空台模拟试验设计方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的发动机控制系统高空台模拟试验设计方法，包括：根据航空发动机控制系统的性能要求确定实验科目，并根据实验科目确定实验因素及其对应的因素水平；基于因素水平构建种群，并将混合偏差作为优化指标构建适应度函数，同时初始化整数编码遗传算法；基于构建的种群和适应度函数，利用整数编码遗传算法生成均匀设计矩阵；根据均匀设计矩阵生成均匀设计试验方案，以实现发动机控制系统高空台模拟试验的设计。本发明利用遗传算法可以生成均匀性很好的均匀设计矩阵，从而使得高空台优化均匀试验设计方法可以获取更加优良的均匀试验方案，提高了高空台模拟试验效率，降低了高空台模拟试验成本。

技术领域

本发明属于航空发动机控制系统高空台试验设计领域技术领域，具体涉及一种基于遗传算法的发动机控制系统高空台模拟试验设计方法。

背景技术

航空发动机是飞机的动力源泉，广泛应用于军/民用飞机上。随着我国航空业的发展，以及对高性能飞行的要求，飞机对推进系统的要求越来越高，这使得航空发动机迎来了前所未有的挑战。航空发动机高空模拟试车台简称高空台，是在地面模拟飞机发动机在空中的飞行状况和环境，对发动机整机和部件进行高空模拟试验的系统设备；是研制先进航空发动机及其改进改型不可或缺的手段。进行高空模拟试验，是航空发动机设计、改进改型、技术攻关、故障再现与排除的最有效途径。

试验设计是指按照预定目标制订适当的实验方案，以利于对实验结果进行有效的统计分析的数学原理和实施方法。目前，在航空发动机高空台模拟试验设计中，通常采用均匀设计法。

然而，由于航空发动机高空台模拟试验所研究的因素和水平数目较多，已有均匀设计表均匀性不好、效率不高，极大的制约了均匀设计在航空发动机高空模拟试验领域的应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于遗传算法的发动机控制系统高空台模拟试验设计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于遗传算法的发动机控制系统高空台模拟试验设计方法，包括：

S1：根据航空发动机控制系统的性能要求确定实验科目，并根据所述实验科目确定实验因素及其对应的因素水平；

S2：基于所述因素水平构建种群，并将混合偏差作为优化指标构建适应度函数，同时初始化整数编码遗传算法；

S3：基于构建的种群和适应度函数，利用整数编码遗传算法生成均匀设计矩阵；

S4：根据所述均匀设计矩阵生成均匀设计试验方案，以实现发动机控制系统高空台模拟试验的设计。

在本发明的一个实施例中，在步骤S1中，根据所述实验科目确定实验因素及其对应的因素水平，包括：

S11：根据所述试验科目确定对应的试验指标；

S12：根据所述试验指标选择试验因素，并确定该试验因素对应的因素水平。

在本发明的一个实施例中，步骤S2包括：

S21：初始化算法：设置种群杂交概率、选择概率，精英概率、变异概率以及最大迭代代数；

S22：以每个试验因素对应的因素水平数作为一个个体，生成初代种群；

S23：根据混合偏差的均匀性度量函数构建遗传算法的适应度函数如下：

其中，MD²(x)表示混合偏差的均匀性度量函数，Δ为常数。

在本发明的一个实施例中，步骤S22包括：

a)以每个试验因素对应的因素水平数作为一个个体，利用数论中的素数分解法生成均匀设计生成向量H，其表达式为：