【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于航空發動機優化，具體涉及一種快速識別網格中相同編號個體的方法。
技術介紹
1、航空發動機各部件的設計參數對發動機的整機推力、油耗和穩定性等性能有著非常大的影響,需要優化的參數較多。傳統的優化方法主要是采用發動機性能仿真分析軟件對發動機性能進行分析，并基于已有的經驗知識通過反復地修改設計參數進行數值模擬這個過程來實現優化；手動迭代方法效率較低，且不能充分考慮各學科間的耦合關系，很難尋求到多目標問題的最優解。采用多目標優化算法選取合適的設計參數使得多個目標在給定條件下盡可能同時最優化，能夠對不同工況下發動機的綜合性能進行多目標優化，從而得到最優的發動機設計方案。
2、然而對于多目標優化算法而言，需要多次通過某種策略保持種群的均勻性。網格法是一種保持種群均勻性的有效方法，該方法需要通過一個雙層循環來遍歷識別網格中相同編號的個體，從而可在每個網格中保留聚集密度較小的個體進入新種群。對于復雜的發動機總體性能優化問題，通常需要較大的種群規模來確保優化算法可以獲取全局最優解。然而，隨著種群中個體數量的增加，網格法識別相同編號個體的雙層循環的計算量急劇增加。常規網格法通過一個雙層循環來識別網格中相同編號個體，對于種群個體數量為n的情況，其時間復雜度為o(n2)。這就使得基于網格法的多目標優化算法在求解復雜優化問題時的效率較低，從而限制了網格法的適用范圍。
3、因此，為了提升網格法對復雜優化問題的適用性，本專利技術提出一種應用于航空發動機總體性能優化的快速識別網格中相同編號個體的方法，對網格法中識別網格中相同
技術實現思路
1、要解決的技術問題：
2、為了避免現有技術的不足之處，本專利技術提供一種快速識別網格中相同編號個體的方法，在識別網格中相同編號個體時，將個體在網格各維度上的編號置于同一綜合編號的不同位置，以綜合編號不同位數的數值來表示該個體在不同維度上的編號，將識別相同編號個體的過程轉換為綜合編號的排序問題，并使用快速排序法對綜合編號進行排序，從而可以快速將具有相同綜合編號的個體聚集到同一綜合編號區域。本專利技術解決了航空發動機總體性能優化時識別網格中相同編號個體的時間長、復雜度較大的問題。
3、本專利技術的技術方案是：一種快速識別網格中相同編號個體的方法，具體步驟如下：
4、在航空發動機總體性能多目標優化的模型中，對種群設計參數中每個個體的每個目標值進行歸一化；
5、計算每個個體在各目標維度上的網格編號；
6、將每個個體在所有目標上的多個網格編號轉換成一個綜合編號；
7、依據個體的綜合編號，對種群中所有個體進行排序；
8、遍歷排序后的種群，根據相同的綜合編號識別出同一網格中的個體。
9、本專利技術的進一步技術方案是：所述種群設計參數包括n個個體，其中，每個個體均為包括d個優化變量的向量，表達式為：
10、xm＝(xm,1,xm,2,…,xm,n,…,xm,d)t
11、其中，m＝1,2,…n，xm,n表示第m個個體的第n個優化變量。
12、本專利技術的進一步技術方案是：所述個體xm在目標i上的目標值為fi(xm)，進行歸一化之后的目標值為表達式為：
13、
14、其中，fi,max和fi,min分別為種群中目標i的最大值和最小值，i表示目標的序號。
15、本專利技術的進一步技術方案是：所述計算每個個體在各目標維度上的網格編號的方法為，記目標i上的網格數為gi，對fi*(xm)×gi取整即能夠得到個體xm在第i個目標維度上的網格編號oi(xm)。
16、本專利技術的進一步技術方案是：所述綜合編號為oc(xm)，表達式如下：
17、
18、其中，o1(xm)表示個體xm在第1個目標維度上的網格編號；oi(xm)表示個體xm在第i個目標維度上的網格編號；wj表示目標j上的網格數gj的位數；p表示目標總數。
19、本專利技術的進一步技術方案是：所述對種群中所有個體進行排序的方法為快速排序法。
20、一種快速識別網格中相同編號個體的系統，包括歸一化處理模塊、網格編號模塊、綜合編號模塊、排序模塊及識別模塊；通過各模塊配合實現發動機總體性能優化的多目標模型網格中相同編號個體的快速識別；
21、所述歸一化處理模塊用于對種群設計參數中每個個體的每個目標值進行歸一化處理；
22、所述網格編號模塊用于計算每個個體在各目標維度上的網格編號；
23、所述綜合編號模塊用于將每個個體在所有目標上的多個網格編號轉換成一個綜合編號；
24、所述排序模塊用于對種群中所有個體進行排序；
25、所述識別模塊根據相同的綜合編號識別出同一網格中的個體。
26、一種航空發動機總體性能的多目標優化方法，所述多目標優化方法采用快速識別網格中相同編號個體的方法。
27、一種電子設備，包括至少一個處理器，以及所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執行的計算機程序，所述計算機程序被所述至少一個處理器執行，以使所述至少一個處理器能夠執行所述快速識別網格中相同編號個體的方法。
28、一種計算機可讀存數介質，所述計算機可讀存數介質存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使處理器執行時能夠實現所述快速識別網格中相同編號個體的方法。
29、有益效果
30、本專利技術的有益效果在于：本專利技術在航空發動機總體性能多目標優化模型的識別網格中相同編號個體的過程中，不再直接通過一個雙層循環來遍歷查找網格各維度編號相同的個體，而是將個體在網格各維度上的編號置于同一綜合編號的不同位置，以綜合編號不同位數的數值來表示該個體在不同維度上的編號，并保證了同一網格中的個體具有相同的綜合編號。使用快速排序法對所有個體的綜合編號進行排序，從而可以快速將具有相同綜合編號的個體聚集到同一綜合編號區域。應用本專利技術的快速識別網格中相同編號個體的方法，能夠將識別相同編號個體的過程轉換為排序問題，從而可引入高效的快速排序法，以克服識別網格中相同編號個體時速度較慢的問題。
31、應用本專利技術的快速識別網格中相同編號個體的方法，可將識別相同網格編號個體的雙層循環過程轉換為基于綜合編號的排序問題，并可引入快速排序法等高效率的排序方法以提高排序效率，從而克服傳統網格法的計算量較大的問題，解決傳統網格法對航空發動機的復雜多目標優化問題適用性差的問題。基于標準多目標優化算法nsga-||，在優化航空發動機的3個典型工況的性能時，相比于常規網格法，本專利技術的改進網格法可使優化時間減少14.44％～17.77％。
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1.一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于具體步驟如下：
2.根據權利要求1所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述種群設計參數包括N個個體，其中，每個個體均為包括D個優化變量的向量，表達式為：
3.根據權利要求2所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述個體Xm在目標i上的目標值為fi(Xm)，進行歸一化之后的目標值為fi*(Xm)，表達式為：
4.根據權利要求3所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述計算每個個體在各目標維度上的網格編號的方法為，記目標i上的網格數為Gi，對fi*(Xm)×Gi取整即能夠得到個體Xm在第i個目標維度上的網格編號Oi(Xm)。
5.根據權利要求4所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述綜合編號為OC(Xm)，表達式如下：
6.根據權利要求5所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述對種群中所有個體進行排序的方法為快速排序法。
7.一種快速識別網格中相同編號個體的系統，其特征在于：用
8.一種航空發動機總體性能的多目標優化方法，其特征在于：所述多目標優化方法采用權利要求1-6任一項所述快速識別網格中相同編號個體的方法。
9.一種電子設備，其特征在于：包括至少一個處理器，以及所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執行的計算機程序，所述計算機程序被所述至少一個處理器執行，以使所述至少一個處理器能夠執行權利要求1-6任一項所述快速識別網格中相同編號個體的方法。
10.一種計算機可讀存數介質，其特征在于：所述計算機可讀存數介質存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使處理器執行時能夠實現權利要求1-6任一項所述快速識別網格中相同編號個體的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于具體步驟如下：
2.根據權利要求1所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述種群設計參數包括n個個體，其中，每個個體均為包括d個優化變量的向量，表達式為：
3.根據權利要求2所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述個體xm在目標i上的目標值為fi(xm)，進行歸一化之后的目標值為fi*(xm)，表達式為：
4.根據權利要求3所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述計算每個個體在各目標維度上的網格編號的方法為，記目標i上的網格數為gi，對fi*(xm)×gi取整即能夠得到個體xm在第i個目標維度上的網格編號oi(xm)。
5.根據權利要求4所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述綜合編號為oc(xm)，表達式如下：
6.根據權利要求5所述一種快速識別網格中相同編號個體的方法，其特征在于：所述對種群中所有個體進行排序的方法為快速排序法。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郝旺，張曉博，王占學，李寶闊，周莉，肖洪，史經緯，黃盛，鄧文劍，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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