[发明专利]一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法、系统及介质

权利要求书

1.一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定航发齿轮传动系统的所述优化目标、设计参数和约束条件。

2)构建可行方案搜寻模型，并利用可行方案搜寻模型获取待评估的航发齿轮传动系统优化目标及对应设计参数的可行方案；

3)基于TSNE与K-means算法构建可行方案评估模型，并利用可行方案评估模型对步骤2)的可行方案进行评估，判断该可行方案中包含的设计参数种类是否满足预设可行方案种类多样性指标，若是，则进入步骤4)，否则返回步骤2)；

4)对满足可行方案多样性指标的可行方案进行优化，得到航发齿轮传动系统优化设计变量的最优可行方案。

2.根据权利要求1所述的一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法，其特征在于，所述航发齿轮传动系统优化模型的约束条件包含基本约束、结构约束、强度约束；

其中，基本约束包括模数约束、齿数约束、传动比约束以及齿宽系数约束；

结构约束包括定中心距约束、变位系数约束、滑动率约束、防止根切、齿顶厚干涉约束以及防止干涉约束；

强度约束包括接触安全系数、弯曲安全系数、胶合安全系数。

3.根据权利要求1所述的一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法，其特征在于，步骤2)中，利用可行方案搜寻模型获取待评估的航发齿轮传动系统优化目标及对应设计参数的可行方案的步骤包括：

2.1)以约束条件作为关键节点，构建n层可行方案搜寻模型；

2.2)利用启发式搜索算法对可行方案搜寻模型的每一级分层递进搜索，得到可行方案。

4.根据权利要求3所述的一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法，其特征在于，在步骤2.2)中，搜索准则包括有限差分法与黄金分割法。

5.根据权利要求3所述的一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法，其特征在于，n层可行方案搜寻模型中，第i级分层的关键节点为与i个优化设计变量相关的约束条件；i＝1,2,...，n。

6.根据权利要求3所述的一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法，其特征在于，可行方案搜寻模型为三层可行方案搜寻模型；

其中，第一层级分层的关键节点为与单个优化设计变量相关的约束条件；

第二层级分层的关键节点为与两个优化设计变量相关的约束条件；

第三层级分层的关键节点为与三个及以上优化设计变量相关的约束条件。

7.根据权利要求1所述的一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法，其特征在于，步骤3)中，利用可行方案评估模型对步骤2)的可行方案进行评估的步骤包括：

3.1)利用TSNE算法对可行方案进行降维；

3.2)利用K-means算法对降维后的可行方案进行聚类分析，计算当前可行方案的设计参数种类数量；

3.3)判断该可行方案中包含的设计参数种类是否满足预设可行方案种类多样性指标。

8.根据权利要求1所述的一种航发齿轮传动系统的多目标优化设计方法，其特征在于，步骤4)中，对满足可行方案多样性指标的可行方案进行优化的步骤包括：

4.1)基于航发齿轮传动系统的优化目标、设计参数、约束条件和可行方案，建立航发齿轮传动系统优化模型；

4.2)利用改进的NSGA-Ⅱ算法对航发齿轮传动系统优化模型进行求解，得到航发齿轮传动系统优化设计变量的最优可行方案，步骤包括：

4.2.1)以评估通过的可行方案作为航发齿轮传动系统优化模型的初始种群；

4.2.2)计算各个体目标函数值，并进行非支配排序，获得前沿面等级和拥挤度；

选取种群序列中拥挤度最低、前沿面等级最高的前m个个体作为交叉、变异的对象；

4.2.3)对步骤4.2.2)的对象进行交叉、变异，得到新的种群，并通过精英选择策略确保种群数量达到预设值；

4.2.4)判断当前迭代次数t≥tmax是否成立，若否，则令迭代次数t＝t+1，并返回步骤4.2.2)，若是，则将当前种群作为最优可行方案输出。tmax为最大迭代次数。