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《西北工业大学》 2002年
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遗传算法及其在航空发动机非线性数学模型中的应用研究

苏三买  
【摘要】: 随着现代航空推进技术的发展,仿真技术越来越成为先进航空发动机设计的重要手段。作为数值仿真的基础与核心,目前广泛应用的发动机非线性数学模型,由于平衡方程各种迭代解法与模型中非线性方程解法的不足,因而从根本上没有解决模型在整个包线范围内的收敛问题,极大地制约了发动机数值仿真技术的发展。 本文首次将遗传算法应用于发动机非线性数学模型,首先针对遗传算法计算效率差的不足,进行快速遗传算法研究;然后深入分析了遗传算法在发动机数学模型应用中的实现技术。论文完成的主要工作与结论如下: 1.在分析遗传算法的计算原理与实现技术基础上,设计了FORTRAN与C两种语言的遗传算法计算软件。 2.提出了基因补充遗传算法,计算效率提高约50%;设计了一种新的进化方向算子遗传算法,无需计算函数梯度,计算效率能提高2~4倍。 3.创造性地提出在遗传算法中随机数序列处理的新方法——随机数序列洗牌技术,有效克服了线性同余发生器产生的随机数序列相关与离散网格现象。 4.首次在C与C++的遗传算法程序中,提出了随机数产生周期等于群体规模的参数取值方法,实例计算说明,算法的计算效率能提高一倍左右。 5.将方程组求解转化为遗传算法函数优化问题,从遗传算法模型、适应度函数、个体编码方法、进化策略与算法参数、方程组收敛终止准则、方程组存在多个解的处理六个方面进行探索性研究,建立了非线性方程组通用的遗传算法解法。 6.创造性地提出求解非线性方程的自适应变搜索域遗传算法,该方法可同时求解一般的非线性方程与双函数构成的非线性方程,有效克服了插值解法的不足。 7.首次将遗传算法应用于发动机非线性数学模型,提出了基于遗传算法、遗传算法为牛顿-拉夫逊法确定初始点的混合算法一、交替采用遗传算法与牛顿-拉夫逊法的混合算法二,共三种发动机平衡方程求解方法。重点分析了采用遗传算法求解发动机平衡方程的技术实现。 8.理论分析与仿真结果说明,采用遗传算法与牛顿-拉夫逊法混合的平衡方程求解方法(混合算法二),既能保持牛顿-拉夫逊法的高计算效率,又具有遗传算法全局收敛的优点,在模型计算效率基本不变的情况下,彻底突破了常规的发动机平衡方程与模型中非线性方程解法的局限,实现了模型在整个包线范围内的收敛。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:V231

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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2 杨欣毅;沈伟;刘海峰;董可海;;一种弹用涡喷发动机风车起动数值仿真方法[J];航空动力学报;2010年08期
3 罗予东;;航班调度系统中地面等待策略的应用[J];科技信息;2006年11期
4 苏三买,廉小纯;遗传算法在航空发动机非线性数学模型中的应用[J];推进技术;2004年03期
5 傅强;樊丁;;航空发动机PID神经网络解耦控制[J];推进技术;2007年02期
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7 李冬;王冠超;曹明川;;基于遗传算法的发动机气路性能模型修正研究[J];燃气涡轮试验与研究;2012年04期
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2 尹大伟;航空发动机模型求解算法及性能寻优控制中的参数估计研究[D];国防科学技术大学;2011年
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4 陈永琴;航空燃油柱塞泵运动学与动力学特性分析研究[D];西安电子科技大学;2012年
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1 张翠平;面向微生物发酵过程的优化控制方法的研究与应用[D];北京工业大学;2011年
2 李立国;基于SQP算法的动力定位推力分配的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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4 李培志;遗传算法在涡扇发动机巡航寻优控制中的应用研究[D];西北工业大学;2007年
5 王鑫;航空发动机数学模型与控制规律研究[D];西北工业大学;2007年
6 季春生;航空发动机全数字仿真平台设计[D];西北工业大学;2007年
7 李镠;基于遗传算法的二甲醚均质压燃燃烧控制参数优化[D];武汉理工大学;2007年
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9 李双;基于代理模型的轮式装载机驱动桥壳结构优化[D];吉林大学;2013年
【参考文献】
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【共引文献】
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2 杨益;方潜生;汪力君;;基于Handel-C的数字芯片的设计方法研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
3 胡杨林;蒋洁琼;王明煌;曾勤;邱岳峰;邹俊;陈红丽;FDS team;;聚变裂变混合堆长寿命锕系废料嬗变处理的中子学优化分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年
4 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
5 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 孙燕;孙峥;黄鹍;;基于模拟退火机制的隔离小生境混合遗传算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 孙燕;孙峥;;利用正交遗传算法优化交通检测点分布[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;;基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
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9 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
10 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
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1 张小亮;非线性规划的信赖域算法[D];河南理工大学;2010年
2 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
3 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李华英;航空发动机多变量鲁棒控制方法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
7 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
8 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
9 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
10 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 孙德辉;陈亚伟;史运涛;李志军;刘大千;;基于.NET的OPC DA客户端开发与应用[J];北方工业大学学报;2009年03期
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9 梁卫星;周杰;;多传感器跟踪系统自适应Kalman滤波融合[J];传感器与微系统;2009年09期
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1 尹大伟;航空发动机模型求解算法及性能寻优控制中的参数估计研究[D];国防科学技术大学;2011年
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【二级引证文献】
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3 王星博;李本威;王永华;杨欣毅;;连分式扩充的粒子群神经网络压气机特性重构方法[J];航空动力学报;2012年07期
4 苏三买;陈永琴;;航空发动机数学模型中方程解法与局限性分析[J];航空计算技术;2006年06期
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6 李杰;樊丁;彭凯;李勇;;一种涡扇发动机加速过程仿真研究方法[J];计算机仿真;2011年06期
7 叶洪涛;罗飞;许玉格;王瑞;何伟刚;;基于免疫优化PID神经网络的污水处理系统解耦控制[J];计算机应用研究;2011年11期
8 蒋爱武;史军勇;张百灵;;引气系数变化对涡扇发动机动态性能影响的数值模拟[J];空军工程大学学报(自然科学版);2007年03期
9 刘慧;刘永文;;基于通用级特性图的压气机特性计算方法[J];能源技术;2008年02期
10 杨欣毅;沈伟;王文;王永华;王星博;;利用多状态试车数据修正发动机部件特性[J];航空动力学报;2012年08期
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1 张强;李本威;王永华;;粒子群算法在航空发动机部件级仿真模型中的应用[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
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9 陈永琴;航空燃油柱塞泵运动学与动力学特性分析研究[D];西安电子科技大学;2012年
10 蒋成玺;脉冲强磁场电源系统设计及实现[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李华英;航空发动机多变量鲁棒控制方法研究[D];南昌航空大学;2010年
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3 石喆文;永磁同步电机控制器半物理仿真系统的研究[D];长安大学;2011年
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5 丁琳;涡轴发动机数字控制与仿真技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
6 胡世强;基于先进PID算法的振动台控制仿真和模型共振研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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8 刘景茂;弹用涡扇发动机数学模型建立及控制算法研究[D];西北工业大学;2007年
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10 陈志远;番茄电特性的无损检测与生理特征关系的研究[D];西北农林科技大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 恽为民,席裕庚;遗传算法的运行机理分析[J];控制理论与应用;1996年03期
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【相似文献】
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4 曹志松;朴英;;基于RBF神经网络的涡轮性能预测[J];微计算机信息;2007年28期
5 李立新;艾延廷;王志;王英;;基于遗传算法的多级盘转子平衡方案优化设计[J];振动、测试与诊断;2008年02期
6 苏伟生;李王月;孙健国;周维;;基于遗传算法的航空发动机PI控制器参数优化方法[J];航空动力学报;2005年06期
7 傅强;樊丁;;航空发动机PID神经网络解耦控制[J];推进技术;2007年02期
8 姜旭峰;费逸伟;王惠;钟新辉;;基于遗传算法的人工神经网络在航空发动机磨损预测中的应用[J];润滑与密封;2007年02期
9 李秋红;孙健国;;航空发动机解耦控制器设计[J];航空学报;2006年06期
10 曹志松;朴英;;基于混合遗传算法的航空发动机PID控制参数寻优[J];航空动力学报;2007年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 记者 杭晓宁 胡波 通讯员 吴文生;“昆仑”涡喷航空发动机通过国家鉴定[N];中国航空报;2002年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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6 杨春成;空间数据挖掘中聚类分析算法的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
7 方娟;基于移动代理的网格资源监控技术的研究[D];北京工业大学;2005年
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1 傅强;智能PID控制器在航空发动机控制中的应用研究[D];西北工业大学;2005年
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6 冯秋霞;解最小生成树问题的新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
7 郭佳;基于遗传算法的认知无线网络资源分配技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
8 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
9 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
10 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
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