[发明专利]一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法

权利要求书

1.一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)确定飞机翼型的目标与设计变量，建立飞机翼型参数的多目标优化模型；

(2)生成初始采样点集合；

(3)对步骤(2)中生成的所有采样点逐一进行仿真计算得到气动性能作为目标值，构成多目标优化算法的初始种群；

(4)分析步骤(3)的仿真计算结果，构建代理模型；

(5)使用步骤(4)中构建的代理模型代替步骤(1)中的真实仿真计算，采用多目标优化算法生成新采样点并评估；

(6)根据步骤(5)得到的代理模型评估值，使用代理模型管理策略从新采样点中选择一个采样点进行仿真计算；

(7)使用多目标优化算法对所有采样点进行环境选择，得到较好的解形成新种群；

(8)利用步骤(7)得到的种群更新代理模型；

(9)如果仿真计算次数达到预设次数，执行步骤(10)，否则再次执行步骤(5)；

(10)将步骤(7)得到的种群中的非支配解作为最终优化结果，参数优化结束；

通过以上步骤，本发明提供了一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法，大大加快了翼型参数设计的求解效率，节省了大量的时间与金钱成本，十分适合飞机的翼型快速设计，够得到高精度的参数优化结果，解决了使用全局智能搜索算法进行翼型参数优化过程中计算量巨大和耗时过久的问题。

2.根据权利要求(1)所述的一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法，其特征在于：

所述步骤(1)包括以下步骤：

(a)确定翼型设计变量：使用最大相对弯度、最大弯度的相对位置和最大相对厚度作为翼型设计的三个变量；

(b)确定翼型设计目标：选择最大化翼型的升力系数和最小化阻力系数作为翼型设计的两个目标；

(c)确定设计参数的约束范围。

3.根据权利要求(1)所述的一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法，其特征在于：

所述步骤(4)包括以下步骤：

(a)对步骤(3)得到的目标值进行Pareto排序，将排序结果为一的分成一类，标记为“1”类，排序结果不为一的分成一类，标记为“0”类；

(b)将步骤(2)得到的采样点变量作为特征，对应的类标记作为目标，构建决策树分类模型作为代理模型。

4.根据权利要求(1)所述的一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法，其特征在于：

所述步骤(5)包括以下步骤：

(a)使用当前种群中的个体进行交叉变异，生成新的采样点；

(b)使用当前得到的代理模型代替仿真计算，将新采样点参数输入到代理模型，计算得到对应参数点的类别标签。

5.根据权利要求(1)所述的一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法，其特征在于：

在步骤(6)中的选择一个采样点进行仿真计算是根据步骤(5)得到的类别标签，对标签为“1”类的采样点随机排序，选择第一个采样点的参数，使用CFD软件求解翼型气动性能作为这个采样点的目标值。

6.根据权利要求(1)所述的一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法，其特征在于：

所述步骤(8)包括以下步骤：

(a)对步骤(7)得到的种群中采样点的目标值进行Pareto排序，将排序结果为一的分成一类，标记为“1”类，排序结果不为一的分成一类，标记为“0”类；

(a)将步骤(7)得到的种群中采样点的变量作为特征，对应的类标记作为目标，在线训练更新代理模型。

7.根据权利要求(1)所述的一种基于在线代理模型算法的翼型快速设计方法，其特征在于：

在步骤(10)中对步骤(7)得到的种群中个体的目标值进行非支配排序，排序结果中的非支配解为最终的结果，非支配解的变量值为最终的参数优化结果，非支配解的目标值为对应的最优气动性能。