[发明专利]民用运输类飞机飞行试验任务分配优化方法

权利要求书

1.一种民用运输类飞机飞行试验任务分配优化方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：参数初始化：

对飞行试验任务分配优化问题使用的参数进行初始化，将试飞科目参数和遗传算法参数进行初始化；

参数初始化包括：

a)试飞科目参数初始化；

试飞科目数量为N，科目编号为n，n＝1,2,...,N，科目试验时长为timesbj_n，科目的合并科目编号集合为combsbj_n，科目的前置科目编号集合为prsbj_n；

b)遗传算法参数初始化；

初始化种群规模为NP，变异概率为p_mut，交叉概率为p_cro，最大迭代次数为NM；

步骤2：编码与种群初始化：

使用科目编号对染色体进行编码，通过生成NP个自然数1～N不重复的随机排列，得到NP个科目序列，编码后获得NP条染色体，每条染色体表示试飞科目编号1～N的一种排列，染色体中的每位基因为科目排序中对应的科目编号；种群是指若干个染色体集合，因此得到规模为NP的初始种群，记第k条染色体S_k如下所示：

式(1)中，k＝1,2,...NP，表示为染色体第i位基因，对应科目序列中第i个科目的科目编号，i＝1,2,...,NP；

步骤3：染色体变异操作；

对当前种群中的染色体进行变异操作，变异概率为p_mut，表示每条染色体有p_mut的概率执行变异操作，变异方法为随机选择染色体中的一段基因序列，位置与长度均随机，将基因序列随机打乱；

步骤4：染色体交叉操作；

对步骤3执行变异操作后的种群中的染色体进行交叉操作，选择染色体S_2t与染色体S_2t-1，其中t＝1,2,...,NP/2，称染色体S_2t与染色体S_2t-1为父代染色体，对两条父代染色体进行交叉操作，交叉概率为p_cro，表示两条父代染色体有p_cro的概率执行交叉操作；

步骤5：判断当前染色体S_crt是否符合逻辑约束，并对符合逻辑约束的染色体生成试飞科目安排结果；详细步骤如下：

a)初始化科目安排集合，设试飞科目安排结果X如下所示：

X＝[x₁ x₂ ...x_t... x_K]     (3)

式(3)中X为试验机科目安排结果，x_t为试验机承担的第t项科目集合，K为试验机承担的科目集合总数，定义mainsbj_t为科目集合x_t的主科目，timesg_st_t与timesg_ed_t分别为科目序列x_t的开始与结束时刻；初始化X为空向量，已安排科目集合oversbj为空集，当前试验机试飞任务结束时刻plane_ed值为0，当前科目集合序号t＝1，x₁为空集；

b)按照当前的染色体基因次序，依次选择科目，选中的科目编号为s；若科目s的前置科目集合prsbj_s中的科目均已安排，即该科目满足：

则进行步骤c)；若不符合公式(4)，则当前染色体不符合逻辑约束，进行步骤7；

c)若当前科目集合x_t为空集，则将s添加至x_t中，并令mainsbj_t＝s，进行步骤d；若当前科目集合x_t非空，则判断科目s是否可合并至x_t，若科目s满足公式(5)：

则将科目s添加至x_t，继续步骤d；若不满足式(5)，则令plane_ed＝timesg_ed_t，t加1，初始化x_t为空集，重复步骤c；

d)确定科目序列x_t的开始与结束时刻timesg_st_t与timesg_ed_t，计算公式如下：

若当前染色体对应的科目序列全部分配完成，则该染色体符合逻辑约束，继续步骤6，否则将s添加至集合oversbj中，重复步骤b)；

步骤6：目标函数值计算：

飞行试验任务分配优化目标为飞行试验总周期最短，因此目标函数为飞行试验总周期，计算每条染色体对应的科目序列的目标函数值，对于试飞安排结果X，目标函数的计算步骤如下所示：

步骤7：若已遍历种群中全部染色体，则进行步骤8，否则对染色体S_crt+1重复步骤5；

步骤8：采用二元锦标赛选择方式进行选择操作，以获得新的种群；

步骤9：重复操作步骤3～步骤8，直至迭代次数达到最大迭代次数NM，输出种群中目标函数值最小的染色体，作为最优的科目安排结果，记为X^*，输出最短飞行试验总周期f(X^*)。