[发明专利]一种发动机动态控制规律优化方法

摘要

本发明公开了一种发动机动态控制规律优化方法，按照控制规律自变量参数将发动机动态控制规律离散为数个子控制规律点。针对除起点和终点以外的每个子控制规律点建立相应的子种群进行优化，并在每步优化结束后选取最优个体作为该子种群的精英个体，冻结此子种群优化进程进行下一子种群优化，如此循环逐点优化直至优化进程满足终止条件。应用本发明的发动机动态控制规律优化方法，可以克服传统动态控制规律设计方法不适用于先进多可调部件的航空发动机动态控制规律设计问题，解决传统方法受人为因素影响大、需要往复迭代过程并且无法得到最优控制规律的问题。

主权项

1.一种发动机动态控制规律优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：假设发动机动态过程起稳态点为A，终稳态点为B，优化对象为从A至B过渡状态中的可控参数和可调部件调节量的变化规律，其中若干调节参数和发动机性能参数包括高低压转子转速、尾喷管喉部截面面积、压缩部件进口导叶角度、涡轮部件进口导向器截面面积、燃烧室供油量、可变面积导向器调节量、压缩部件喘振裕度；步骤二：确定从A到B的设计目标，以及发动机在动态过程部件或整机参数所需要保证的约束条件；设计目标取为从A到B的动态过程所需时间最短、约束参数取压缩部件喘振裕度不高于阈值、高低压转速加速率不高于阈值，燃烧室油气比变化率不高于阈值，三者阈值不同且不等。步骤三：建立初始控制规律，其中初始控制规律可按照下式设置：X＝(X_B‑X_A)×t/T其中t为动态控制规律中的自变量时间，T为动态控制规律的总时间，X为步骤一中参数组成的向量，X_B为终稳态点的控制参数向量，X_A为起稳态点的控制参数向量；步骤四：将步骤三中建立的控制规律按照自变量离散为m个子控制规律点，其中m个子控制规律点不包含A点和B点；步骤五，针对步骤四中分解得到的m个子控制规律点建立对应的m个大小为n的进化优化子种群；步骤六，建立精英个体集合。从每个进化优化子种群中随机选取一个个体当作该子种群的精英个体，精英个体集合则为m个进化优化子种群的精英个体的集合。需要提到的是，每个进化优化子种群中的任意一个个体均对应一个动态控制规律中的子控制规律点，而由这些个体组成的集合则对应一个动态控制规律，即一个精英个体集合也对应一个动态控制规律。步骤七，初始化控制规律全体子种群逐点优化进程。取i＝1，其中i代表要当前及后续步骤进行操作的进化优化子种群序号。步骤八，对第i个进化优化子种群进行一步优化迭代。对第i个进化优化子种群中当前的n个个体，称为父代个体，采用差分进化算法的变异、交叉算子对其进行操作，产生n个子代个体。步骤九，计算第i个进化优化子种群中各个个体的适应度。步骤十，对第i个进化优化子种群进行筛选。根据步骤九中计算得到的适应度，对第i个进化优化子种群中的n个个体进行适应度从小至大排序，在当前进化优化子种群中仅保留前n个个体，并舍弃其余个体。步骤十一，更新精英个体集合。将第i个进化优化子种群的精英个体更新为该子种群中适应度最小的个体。步骤十二，判断一次逐点优化循环是否结束。i＝i+1,若i>m,则转至步骤十三，否则转至步骤八。步骤十三，判断控制规律优化进程是否结束。若优化进程达到结束条件，则转至步骤十四，否则令i＝1，并转至步骤八。步骤十四，当前精英个体集合所对应的控制规律，即为发动机动态控制规律优化结果。