[发明专利]一种民用飞机飞行试验科目安排及优化方法

说明书

本发明提供了一种民用飞机飞行试验科目安排及优化方法，通果变异操作和交叉操作后，计算目标函数值和每条染色体对应科目序列的目标函数值，采用锦标赛选择方式执行选择操作，得到新的种群，不断重复直到迭代次数达到最大迭代次数，输出种群中的最优染色体作为最优的科目序列，针对科目序列进行科目安排，并计算目标函数值，得到最优的科目安排结果以及最优的目标函数值。本发明得到满足各约束条件的试飞科目安排结果，并以缩短试飞周期、提高试飞效率为优化目标，采用遗传算法对科目安排结果进行优化，能够实现飞行试验科目安排的自动化，减轻试飞规划人员的工作负担，科目安排的结果对实际试飞工作的开展具有指导意义。

技术领域

本发明涉及民用飞机飞行试验领域，具体涉及飞行试验科目的安排及优化方法。

背景技术

飞行试验(简称“试飞”)是在真实飞行条件下进行科学研究和产品试验的过程。现代民用飞机的飞行试验耗资巨大、风险性高，是一项庞大的、复杂的系统工程。试飞科目的安排是试飞工程中的一项极其复杂的工作，其复杂性主要体现在以下几方面：首先，试飞科目的数量庞大，例如我国自主研发的ARJ21飞机和C919飞机，均进行了几百项科目的飞行试验；其次，试飞科目之间具有复杂的逻辑关系，尤其体现在科目之间严格的前后置关系；再次，不同试验机具有不同的构型及测试改装，每架试验机只能承担部分科目的飞行试验；最后，一些专项试飞科目对气象条件要求苛刻(例如高温、高寒等专项试飞科目)，需要在试飞窗口期内进行飞行试验。

根据试飞科目需求将科目安排到指定试验机，规划每架试验机上每项科目的试飞日期，保证满足试飞科目的约束条件，并尽可能缩短试飞周期，是试飞工程中亟待解决的问题。当前飞行试验科目的安排主要依赖于试飞领域专家的工程经验，例如：刘寒松于2017年发表在《科技创新导报》第14卷第17期上的“民机试飞计划编制研究”一文中提出的“主试飞计划-试飞支持计划”编制方法，以及戴维等人于2013年发表在《科技传播》第5卷第1期上的“民机试飞实施计划的编制方法”一文中提出的多级网络计划编制方法等。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种民用飞机飞行试验科目安排及优化方法，可以自动得到满足试飞约束条件的较优或最优科目安排结果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1.参数初始化

对试飞科目安排及优化问题的参数进行初始化，包括试验机参数、试飞科目参数、遗传算法相关参数；

步骤2.编码与种群初始化；

用科目序列对染色体进行编码，每个科目序列是科目编号1～N的一种排列，序列中的每个科目编号对应染色体中的一位基因；随机生成NP个自然数1～N的排列，得到NP个科目序列，每个科目序列作为一条染色体，得到规模为NP的初始种群；记第k条染色体对应的科目序列S_k如下所示：

S_k＝[n_k1 n_k2...n_kN]

式中n_k1,n_k2,...,n_kN表示科目序列中的第1～N个科目的科目编号，k＝1,2,...,NP；

步骤3.变异操作

对每条染色体进行变异操作，变异概率为p_mut，对于第k条染色体，k＝1,2,...,NP，首先按照均匀分布生成一个0～1之间的随机实数r₁，若r₁＞p_mut，则该染色体保持不变，否则随机选择该染色体中的一段基因，位置与长度均随机，将基因次序随机打乱；

步骤4.交叉操作；