[发明专利]飞行器结构响应特性预示方法、装置、设备和介质

说明书

本申请涉及飞行器结构响应特性预示方法、装置、设备和介质，方法包括获取待预示飞行器结构的设计变量及其变化范围；采用拉丁超立方实验设计方法在设计变量的变化范围内分别生成均匀分布的训练集和测试集；利用有限元分析仿真方法生成训练集对应的结构响应特性训练集；基于结构响应特性训练集，采用径向基函数方法构建飞行器结构的结构响应特性近似模型并构建其辅助优化问题；利用差分进化算法对辅助优化问题进行寻优处理，获得在测试集的测试集样本点处的最优形状参数；将最优形状参数代入结构响应特性近似模型，重建得到飞行器结构的响应特性近似模型并用于预示飞行器结构的结构响应特性。飞行器结构响应特性预示效率较高。

技术领域

本申请涉及飞行器设计技术领域，特别是涉及一种飞行器结构响应特性预示方法、装置、设备和介质。

背景技术

近几十年来，随着数值计算理论的逐步完善以及计算能力的发展，高保真学科仿真模型在现代工程设计问题，尤其是结构优化设计问题中得到了广泛的应用。高保真学科仿真模型(如有限元分析模型、计算流体力学模型)能够高精度地捕捉真实世界现象的复杂物理过程，提高了设计结果的可靠性。然而，在工程建模和优化设计问题中，常常需要大量数据支撑，使用高保真的学科仿真模型不可避免地会带来巨大的计算代价，尤其是在具有昂贵学科仿真模型的工程建模、优化设计问题中。因此，高精度学科仿真模型难以用于解决实际的工程设计问题。针对这些情况，学者提出代理模型技术，即在建模和优化等过程中用解析表达式来模拟计算仿真模型的行为，以降低计算成本。而基于代理模型的近似建模方法关键问题之一是如何在有限的数据中挖掘更多的有效信息，更好地利用数据构建更精确的近似模型。

目前常用的工程近似建模方法是基于代理模型，采用少量样本点建立代理模型用来代替求解耗时的学科仿真模型进行全局模型近似，常用的近似模型包括径向基函数、Kriging模型和混沌多项式等。然而，在实现本发明过程中，发明人发现前述传统的工程近似建模方法，在飞行器结构响应特性的预示应用中仍存在着预示效率较低的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种飞行器结构响应特性预示效率较高的飞行器结构响应特性预示方法、一种飞行器结构响应特性预示装置、一种计算机设备以及一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种飞行器结构响应特性预示方法，包括步骤：

获取待预示飞行器结构的设计变量及设计变量的变化范围；

采用拉丁超立方实验设计方法在设计变量的变化范围内分别生成均匀分布的训练集和测试集；训练集包括由设计变量的维度确定的多个训练集样本点，测试集包括由设计变量的维度确定的多个测试集样本点；

利用有限元分析仿真方法生成训练集对应的结构响应特性训练集；结构响应特性训练集由训练集样本点及相应有限元分析仿真结果组成；

基于结构响应特性训练集，采用径向基函数方法构建飞行器结构的结构响应特性近似模型，并构建结构响应特性近似模型的辅助优化问题；

利用差分进化算法对辅助优化问题进行寻优处理，获得在测试集的测试集样本点处的最优形状参数；

将最优形状参数代入结构响应特性近似模型，重建得到飞行器结构的响应特性近似模型并利用响应特性近似模型预示飞行器结构的结构响应特性。

另一方面，还提供一种飞行器结构响应特性预示装置，包括：

设计获取模块，用于获取待预示飞行器结构的设计变量及设计变量的变化范围；

样本集模块，用于采用拉丁超立方实验设计方法在设计变量的变化范围内分别生成均匀分布的训练集和测试集；训练集包括由设计变量的维度确定的多个训练集样本点，测试集包括由设计变量的维度确定的多个测试集样本点；