一种优化设计船用核动力滑油系统的方法技术方案

本发明专利技术是一种优化设计船用核动力滑油系统的方法

【技术实现步骤摘要】
一种优化设计船用核动力滑油系统的方法


[0001]本专利技术涉及核动力装置优化
，是一种优化设计船用核动力滑油系统的方法
。

技术介绍

[0002]船舶的滑油系统是保证船舶动力装置可以正常运行的重要辅助系统，船舶滑油系统起到提供足量且合乎要求的滑油给各运动部件，使干摩擦变成液体摩擦，减轻部件磨损的作用，还可以带走由于摩擦产生的热量和磨损产物，具有防腐蚀传递动力
、
减轻噪声
、
密封等辅助作用
。
目前对于滑油系统的设计需要设计师依靠已有方案与个人经验设计新方案，在模拟运行后与其他方案进行对比，从而在不同方案中选取最优方案，这种方式不仅局限性强而且需要大量时间
。
[0003]为了提高核动力装置的设计效率，一些学者利用优化算法来改进设计过程
。
比如：使用灰狼优化算法优化了核电站安全系统余热排出系统的可靠性与成本，使用自适应多复形法进行了水分分离器再热器的优化，使用新型混合粒子群优化算法对自然循环蒸汽发生器进行了优化，使用双自适应小生境遗传算法对蒸汽发生器和冷凝器进行了设计，基于改进遗传
‑
单纯形算法对压水堆核电厂蒸汽循环参数优化
。
[0004]根据以上叙述可知，优化算法亦可用于对船用核动力滑油系统进行优化，遗传算法适用于核动力装置系统的优化，但传统遗传算法存在收敛慢易早熟等缺点，众多学者针对其缺点对其改进
。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种可以将优化算法与设备模型耦合
、
针对不同优化目标快速优化设计船用核动力滑油系统的方法，并针对遗传算法的缺点对其改进，本专利技术提供一种优化设计船用核动力滑油系统的方法
。
[0006]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序
。
而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程
、
方法
、
物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程
、
方法
、
物品或者设备所固有的要素
。
[0007]本专利技术提供了一种优化设计船用核动力滑油系统的方法，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]一种优化设计船用核动力滑油系统的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤1：船用核动力滑油系统进行参数设置，设置所需的参数；
[0010]步骤2：初始化，依据优化变量参数与种群规模，利用生成初代种群
A
与
B
，将初代种群信息传递至模型；
[0011]步骤3：个体赋值，利用传递的参数对个体赋值，并将个体进行反馈；
[0012]步骤4：通过遗传算法，进行寻优，优化设计船用核动力滑油系统
。
[0013]优选地，所述步骤1具体包括：设置包含迭代次数
、
种群规模
、
变异率
、
迁入率参数，设置包含重量
、
体积优化目标参数，设置优化变量数量及变化范围等优化变量参数，设置约束参数
。
[0014]优选地，所述步骤2具体为：
[0015]依据优化变量参数与种群规模，利用混沌算法生成初代种群
A
与
B
，混沌算法表达式为：
[0016]X
n+1
＝
X
n
·
μ
·
(1
‑
X
n
)
[0017]其中，
X
n+1
为实际变量，
X
n
为在变量区间均匀分布的随机数，
μ
＝4；
[0018]依据个体变量生成对应二进制编码，其中种群
A
中个体每条染色体编码长度固定，为该染色体对应变量上限与下限中绝对值较大值转换为二进制后的长度，若依据变量生成的编码长度小于固定长度，则在编码前端用“0”补齐，种群
B
的编码长度不固定，为变量转换为二进制后长度；将初代种群信息传递至模型模块
。
[0019]优选地，所述步骤3具体为：
[0020]步骤
3.1
：模型库调用模型：依据输入参数，基于
SQL SERVER
模型库中选择模型，选择依据为实际参数与模型库中模型额定参数的对比；
[0021]步骤
3.2
：进行热工水力计算，根据模型的实际结构对滑油系统中各设备进行热工水力计算；
[0022]步骤
3.3
：优化目标计算，根据模型的实际结构计算滑油系统的重量优化目标；
[0023]步骤
3.4
：进行约束计算，根据以上计算结果，计算方案的约束值，对各个约束值进行归一化处理，处理方法如下式：
[0024][0025]步骤
3.5
：进行非支配排序，将违反约束值设为额外的优化目标，对种群进行非支配排序
。
[0026]优选地，所述步骤4具体为：
[0027]步骤
4.1
：进行选择操作，选择出优秀个体作为父代种群，标记为
pop_parent
；
[0028]步骤
4.2
：进行交叉操作，对父代种群中的个体两两进行交叉，生成的种群标记为
pop_cross
；
[0029]步骤
4.3
：进行变异操作，根据变异率对
pop_cross
中的个体执行变异操作，不同种群使用不同变异策略，变异生成的种群标记为
pop_variation
；
[0030]步骤
4.4
：进行量子行为操作，对
pop_variation
中的个体执行量子行为操作，生成的种群标记为
pop_quantum
；
[0031]步骤
4.5
：进行筛选操作，将
pop_parent、pop_cross、pop_variation、pop_quantum
混合，选择出对应种群规模的多个个体；
[0032]步骤
4.6
：进行迁入操作，依据迁入率，从种群
B
中选择部分个体迁入至种群
A
中；
[0033]步骤
4.7
：迭代操作，重复步骤3‑4，直至达到迭代次数；
[0034]步骤
4.8
：输出方案：输出最终一代帕累托前沿面
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种优化设计船用核动力滑油系统的方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：步骤1：船用核动力滑油系统进行参数设置，设置所需的参数；步骤2：初始化，依据优化变量参数与种群规模，利用生成初代种群
A
与
B
，将初代种群信息传递至模型；步骤3：个体赋值，利用传递的参数对个体赋值，并将个体进行反馈；步骤4：通过遗传算法，进行寻优，优化设计船用核动力滑油系统
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述步骤1具体包括：设置包含迭代次数
、
种群规模
、
变异率
、
迁入率参数，设置包含重量
、
体积优化目标参数，设置优化变量数量及变化范围等优化变量参数，设置约束参数
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述步骤2具体为：依据优化变量参数与种群规模，利用混沌算法生成初代种群
A
与
B
，混沌算法表达式为：
X
n+1
＝
X
n
·
μ
·
(1
‑
X
n
)
其中，
X
n+1
为实际变量，
X
n
为在变量区间均匀分布的随机数，
μ
＝4；依据个体变量生成对应二进制编码，其中种群
A
中个体每条染色体编码长度固定，为该染色体对应变量上限与下限中绝对值较大值转换为二进制后的长度，若依据变量生成的编码长度小于固定长度，则在编码前端用“0”补齐，种群
B
的编码长度不固定，为变量转换为二进制后长度；将初代种群信息传递至模型模块
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征是：所述步骤3具体为：步骤
3.1
：模型库调用模型：依据输入参数，基于
SQL SERVER
模型库中选择模型，选择依据为实际参数与模型库中模型额定参数的对比；步骤
3.2
：进行热工水力计算，根据模型的实际结构对滑油系统中各设备进行热工水力计算；步骤
3.3
：优化目标计算，根据模型的实际结构计算滑油系统的重量优化目标；步骤
3.4
：进行约束计算，根据以上计算结果，计算方案的约束值，对各个约束值进行归一化处理，处理方法如下式：步骤
3.5
：进行非支配排序，将违反约束值设为额外的优化目标，对种群进行非支配排序
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤4具体为：步骤
4.1
：进行选择操作，选择出优秀个体作为父代种群，标记为
pop_parent
；步骤
4.2
：进行交叉操作，对父代种群中的个体两两进行交叉，生成的种群标记为
pop_cross
；步骤
4.3
：进行变异操作，根据变异率对
pop_cross
中的个体执行变异操作，不同种群使用不同变异策略，变异生成的种群标记为
pop_variation
；步骤
4.4
：进行量子行为操作，对
pop_variation
中的个体执行量子行为操作，生成的种群标记为
pop_quantum
；步骤
4.5
：进行筛选操作，将
pop_parent、pop_cross、pop_variation、pop_quantum
混
合，选择出对应种群规模的多个个体；步骤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩一夫，吴迪，何纪辉，程杰，王建军，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：