一种基于遗传算法的发动机控制规律计算方法

标题：一种基于遗传算法的发动机控制规律计算方法

摘要：本发明公开了一种基于遗传算法的发动机控制规律计算方法，用于获取发动机各控制参数与发动机进口空气总温之间的关系，属于发动机设计领域。本方法将高压相对转速N2、加力燃烧室出口温度T7a以及喷口面积A8设为优化参数，目标函数为发动机共同工作方程，在采用遗传算法优化计算过程中给出优化参数的变化范围，由发动机共同工作方程求得发动机性能参数，通过对这些参数进行遗传学计算，最终得到既满足所有约束条件，推力又最大的解，从而获得发动机工作包线内最优的N1、N2、T4等参数与发动机进口空气总温T1的关系。在进行发动机调节规律设计时，在综合考虑各种限制边界条件下，快速高效的获得发动机最优解，大大简化工作量，提高了工作效率。

申请号：CN201511015956.X

申请日：2015/12/29

申请人：中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所

首项权利要求：一种基于遗传算法的发动机控制规律计算方法，用于获取发动机各控制参数与发动机进口空气总温之间的关系，其特征在于，包括：S1、根据发动机性能设定发动机各控制参数的约束；S2、在所述发动机各控制参数的约束内给定高压相对转速N2、加力燃烧室出口温度T7a以及喷口面积A8的取值范围；S3、在确定的飞行高度下，对任一马赫数值，在步骤S2中的取值范围内，取多组高压相对转速N2、加力燃烧室出口温度T7a以及喷口面积A8，并与计算得到的多个对应的发动机推力F共同形成初代种群；S4、对经步骤S3中获取的初代种群中的任一个体，计算所述个体下的发动机各控制参数，并与步骤S1中的发动机各控制参数的约束进行比较，若存在不满足步骤S1中的发动机各控制参数约束的个体，用满足步骤S1中的发动机各控制参数约束的个体进行替换，形成二代种群，同时修改步骤S2中的喷口面积A8的取值范围；S5、对所述二代种群内的个体两两随机配对，并对配对后的若干组个体进行交叉运算，所述交叉运算的交叉公式为：x′1＝a×x1+(1-a)×x2；x′2＝a×x2+(1-a)×x1，其中，x1和x2为父代，x′1和x′2为子代，a为交叉算子；S6、对所述交叉运算后的种群进行变异运算，变异的公式为：当random(0, 1)＝0，x′k＝xk+(Ukmax-xk)×(1-r(1-k/T)b)，或者，当random(0, 1)＝1，x′k＝xk+(xk-Ukmin)×(1-r(1-k/T)b)，其中，xk为第k代中的优化参数值，Ukmax和Ukmin为第k代的所述优化参数值的最大值与最小值，r是0～1的随机数，b为常数，T为进行遗传算法时迭代的最大代数，x′k为变异后的优化参数值；S7、重复步骤S4至S6，直至进行遗传算法时迭代的次数满足设定的最大代数，获取最大推力时对应的最优个体以及由所述最优个体内计算得其它发动机各控制参数；S8、重复步骤S3至S7，获取同一飞行高度下不同马赫数值的最优个体及由所述最优个体内计算得其它发动机各控制参数；S9、将马赫数转换为发动机进口空气总温T1，获取发动机各控制参数与发动机进口空气总温T1之间的关系。

专利类型：发明申请