基于NSGA-Ⅱ的低温贮箱地面增压系统多目标参数优化

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1、2015年第6期导弹与航天运载技术No.62015总第342期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.342文章编号：1004-7182(2015)06-0033-06DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150608基于NSGA-II的低温贮箱地面增压系统多目标参数优化1121赵曦，何巍，李东，杨喜荣（1.北京宇航系统工程研究所，北京，100076；2.中国运载火箭技术研究院，北京，100076）摘要：将带精英策略的非支配性排序遗传算法NSGA-II（Non-dominatedsortinggeneticalgorithm-II）应用

2、于运载火箭低温贮箱地面增压系统参数多目标优化问题中，采用软件AMESim和Isight实现联合仿真优化，寻优出非劣解集（Pareto解集）。设计人员可依据工程经验，从Pareto解集中选出满意解。该方法为低温贮箱地面增压系统参数设计提供一种新思路。关键词：低温贮箱地面增压；多目标优化；非支配性遗传算法-II；非劣解集中图分类号：V553文献标识码：AMulti-objectiveOptimizationofCryogenicTankGroundPressurizationSystemBasedonNSGA-IIAlgorithm1121ZhaoXi,HeWei,LiDong,Ya

3、ngXi-rong(1.BeijingInstituteofAerospaceSystemsEngineering,Beijing,100076;2.ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,100076)Abstract:Thenon-dominatedsortinggeneticalgorithm-II(NSGA-II)wasappliedtothemulti-objectiveoptimizationofcryogenictankgroundpressurizationsystem.Paretosolutionsetisso

4、ughtoutthroughCo-simulationofAMESimandIsight.DesignerscanchoosetheidealresultfromParetosolutionsetaccordingtotheirengineeringexperience.Thenewmethodfortheparameterdesigningofcryogenictankgroundpressurizationsystemwasproposed.KeyWords:Cryogenictankgroundpressurization;Multi-objectiveoptimizati

5、on;NSGA-II;Paretosolutionset0引言优化仿真，实现增压系统的参数优化。提高低温火箭发射可靠性和准时性是一个极具挑由于多目标优化问题的目标函数不是单一的，且[3]战性的研究课题，而提高低温火箭发射可靠性和准时常常相互冲突，因而存在各种意义下的最优概念。针性的关键在于如何确保低温动力系统满足射前条件。对多目标优化问题一般有两种求解方法：一种是先决低温贮箱地面增压是火箭发射前重要的供气项目，相策后寻优的方法，其典型代表是根据经验构造加权函[4]较于常温火箭，由于增压供气需要一直工作到射前0s，数的方法将多目标优化问题化归为单目标优化；另一因此供气系统能否可靠地

6、满足供气需求将直接影响到种是先寻优后决策的方法，主要过程为找出所有的非[5]火箭能否顺利发射。目前国内外对低温贮箱增压过程劣解（Pareto解）构建非劣解集，然后根据经验选择开展了大量的仿真分析和实验验证。文献[1]提出了低合适的解。对于低温贮箱射前增压系统，先决策后寻温贮箱增压的零维模型；文献[2]采用模块化的建模方优的模式难以准确把握目标权重，构建权重目标函数，法完成了低温贮箱增压系统的建模仿真。这些研究成该模式在应用中存在明显的缺陷，本文采用的是先寻果为低温贮箱供气系统的数值模拟提供了有效途径。优后决策的模式进行多目标优化。主要过程为：毫无为了保证低温贮箱射前冗余供气系统高

7、效可靠的工偏好地找到尽可能多的具有代表性符合要求的Pareto作，需要对诸如限流孔板和冗余控制策略进行参数优解，在计算得到均匀分布的Pareto最优解之后，根据化设计，由于这些参数对优化目标的影响是非线性和设计要求和工程实际经验，从中选择工程设计者满意耦合的，传统的依靠人工经验进行参数凑试的优化手的优化结果。NSGA-II是典型的先寻优后决策的多目段将难以满足需求，因此需要依靠计算机进行多目标标优化方法，具有很好的收敛性，同时，相对DMOEA、收稿日期：2014-08-16；修回