气动发动机多参数多目标寻优方法

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1、2013年6月第39卷第6期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJune2013V01．39No．6气动发动机多参数多目标寻优方法许启跃蔡茂林虞启辉付向恒(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：气动发动机设计需要考虑多个参数间的耦合对性能优化的影响，且对理想功率、工作效率等多个性能指标难以建立客观的综合评价函数．为此以发动机进气压力和进排气机构部分控制参数为设计变量进行正交设计，利用灰色关联度分析法计算贴合期望指标组合的最优参数组合，并结合参数指标

2、趋势图，依据计算结果对参数区间进行调整，通过有限次循环得到最优设计参数．经测试该算法快速有效，且设计参数与性能指标数量可扩展，对气动发动机的样机设计和实验具有重要的理论和工程意义．关键词：气动发动机；多参数耦合；多目标优化；正交设计；灰色关联度分析中图分类号：TK472文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)06-0803-05Multi-·parameterandmulti--objectiveoptimizationmethodforairpoweredengineXuQiyueCaiMaolinYuQihuiFuXiangheng(Schoolo

3、fAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Designingofairpoweredengineconcernstheimpactonperformanceoptimizationbymulti—pa-rametercoupling，anditiscomplicatedtoestablishthecomprehensiveevaluationfunctionformultip

4、leper-formanceindicatorssuchasidealpowerandefficiency．Thereforetheorthogonaldesignwascarriedouttakinginjectionpressure，severalcontrollingparametersofvalveasdesignvariables．Theoptimalparametercombina—tionfortheexpectedindicatorswasobtainedusinggreyrelationanalysis．Inaccordancewithparame

5、ter-indica·tortrends，parameters’rangeswereadjustedandthroughfinitecalculationloopthebestdesignparametercom—binationwasobtained．Thealgorithminwhichthenumberofdesignparametersandperformanceindicatorsismuhipliablewasverifiedtobefastandeffective．Atheoreticalbasisforairpoweredengine’Sdesign

6、andexper—imentwasformed．Keywords：airpoweredengine；multi-parametercoupling；multi-objectiveoptimization；orthogonalde-sign；greyrelationanalysis目前国内外对气动发动机的研究集中在基于传统内燃机的改进设计上，尽管取得了一定的成果，但受限于工作效率、续航能力等性能指标，气动发动机距离应用还有很大差距．其部分结构和运行参数，尤其是配气机构参数对发动机性能影响很大，这些参数的优化设计十分重要．文献[1—2]针对若干重要的参数，如气缸程径比、

7、进排气开启角等对气动发动机性能的影响做了定性分析和优化设计，但研究中参数分析不够全面，没有考虑参数间的耦合及多性能目标的优化．文献[3]提出了利用非支配排序遗传算法及其改进算法的气动发动机设计方法，但该方法对三目标以上的优化不适用．总之，目前气动发动机设计方法的研究较少，参数设定依赖主观经验．本文提出了一种通用的气动发动机多参数多目标寻优算法，能够快速有效地找到贴合期望目收稿日期：2012-06．13；网络出版时间：2013-05．3016：35网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20130530．1635．001