[发明专利]一种基于差分遗传算法的火箭弹道参数优化方法

权利要求书

1.一种基于差分遗传算法的火箭弹道参数优化方法，其特征在于基于差分进化的遗传算法进行弹道参数优化的具体步骤如下：

S1：随机生成指定规模的种群，种群中的个体的染色体由设计的火箭弹道参数构成；

S2：对于当前种群中的染色体，求解弹道微分方程组，计算当前种群的目标函数值；

S3：选择变异的基向量，对当前种群进行差分变异，得到变异个体；

S4：将变异个体与当前种群进行指数交叉得到试验种群；

S5：在当前种群和试验种群之间选择得到新一代种群；

S6：种群进化迭代；

S7：输出迭代优化过程与最优的弹道参数及弹道。

2.根据权利要求1所述的基于差分遗传算法的火箭弹道参数优化方法，其特征在于所述步骤S1中的染色体种群由火箭各级燃料质量m_i、各级发动机平均推力P_i、各级燃料比冲I_sp(i)、转弯飞行段攻角最大值的绝对值、转弯飞行段攻角控制参数a、大气层飞行段各级程序角控制参数组成，并使用实数编码方式进行编码。

3.根据权利要求1所述的基于差分遗传算法的火箭弹道参数优化方法，其特征在于所述步骤S2中的弹道微分方程组如下：

(1)

公式(1)中，m、、、、、分别为质量、质量微分、速度微分，速度角微分、横向位移微分、垂直位移微分，q为动压，S_m为火箭特征面积，g为当前高度下的重力加速度，x为火箭横向位移，y为火箭垂直位移，R为地球平均半径，为火箭速度角，r为火箭运动矢径，，C_L为火箭气动升力系数，为火箭阻力系数对攻角的导数，后两者可由公式(2)与公式(3)计算：

(2)

(3)

其中，Ma为速度马赫数。

4.根据权利要求1所述的基于差分遗传算法的火箭弹道参数优化方法，其特征在于所述步骤S2中种群目标函数值f的计算方式为：

(4)

公式(4)中，m_i为火箭各级装药量，n为火箭级数，w为惩罚因子，为约束条件的泛函，m为约束条件的个数。

5.根据权利要求1所述的基于差分遗传算法的火箭弹道参数优化方法，其特征在于所述步骤S3中的基向量为种群中目标函数值最小的个体，变异方式如下：

选取第g代待变异个体X_best(g)，随机选取与待变异个体不相同的两个个体X_1(g)与X_2(g)，则变异后的个体V_(g+1)为：

(5)

公式(5)中的F为缩放因子，为一个常数。

6.根据权利要求1所述的基于差分遗传算法的火箭弹道参数优化方法，其特征在于所述步骤S4中的交叉方式，包括：

步骤S41：随机选取染色体中的第j个位置，并将交叉计数器L置为1；

步骤S42：将待交叉染色体的第j个基因与编译染色体进行替换；

步骤S43：以公式(6)更新j，并将交叉计数器加1：

(6)

公式(6)中，D为染色体基因的个数；

步骤S44：随机取0到1内的数，如果小于给定的交叉概率，或者LD，则结束交叉操作；否则循环步骤S42、S43、S44。

7.根据权利要求1所述的基于差分遗传算法的火箭弹道参数优化方法，其特征在于所述步骤S5中的选择方式，包括：

步骤S51：对当前种群和试验种群分别进行随机排序；

步骤S52：在两个种群的对应位置中选出目标函数值更小，即适应度更大的个体，最终组成一个同规模的新种群。