【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空发动机优化，具体涉及一种快速识别网格中相同编号个体的方法。
技术介绍
1、航空发动机各部件的设计参数对发动机的整机推力、油耗和稳定性等性能有着非常大的影响,需要优化的参数较多。传统的优化方法主要是采用发动机性能仿真分析软件对发动机性能进行分析，并基于已有的经验知识通过反复地修改设计参数进行数值模拟这个过程来实现优化；手动迭代方法效率较低，且不能充分考虑各学科间的耦合关系，很难寻求到多目标问题的最优解。采用多目标优化算法选取合适的设计参数使得多个目标在给定条件下尽可能同时最优化，能够对不同工况下发动机的综合性能进行多目标优化，从而得到最优的发动机设计方案。
2、然而对于多目标优化算法而言，需要多次通过某种策略保持种群的均匀性。网格法是一种保持种群均匀性的有效方法，该方法需要通过一个双层循环来遍历识别网格中相同编号的个体，从而可在每个网格中保留聚集密度较小的个体进入新种群。对于复杂的发动机总体性能优化问题，通常需要较大的种群规模来确保优化算法可以获取全局最优解。然而，随着种群中个体数量的增加，网格法识别相同编号个体的双层循环的计算量急剧增加。常规网格法通过一个双层循环来识别网格中相同编号个体，对于种群个体数量为n的情况，其时间复杂度为o(n2)。这就使得基于网格法的多目标优化算法在求解复杂优化问题时的效率较低，从而限制了网格法的适用范围。
3、因此，为了提升网格法对复杂优化问题的适用性，本专利技术提出一种应用于航空发动机总体性能优化的快速识别网格中相同编号个体的方法，对网格法中识别网格中相同
技术实现思路
1、要解决的技术问题：
2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种快速识别网格中相同编号个体的方法，在识别网格中相同编号个体时，将个体在网格各维度上的编号置于同一综合编号的不同位置，以综合编号不同位数的数值来表示该个体在不同维度上的编号，将识别相同编号个体的过程转换为综合编号的排序问题，并使用快速排序法对综合编号进行排序，从而可以快速将具有相同综合编号的个体聚集到同一综合编号区域。本专利技术解决了航空发动机总体性能优化时识别网格中相同编号个体的时间长、复杂度较大的问题。
3、本专利技术的技术方案是：一种快速识别网格中相同编号个体的方法，具体步骤如下：
4、在航空发动机总体性能多目标优化的模型中，对种群设计参数中每个个体的每个目标值进行归一化；
5、计算每个个体在各目标维度上的网格编号；
6、将每个个体在所有目标上的多个网格编号转换成一个综合编号；
7、依据个体的综合编号，对种群中所有个体进行排序；
8、遍历排序后的种群，根据相同的综合编号识别出同一网格中的个体。
9、本专利技术的进一步技术方案是：所述种群设计参数包括n个个体，其中，每个个体均为包括d个优化变量的向量，表达式为：
10、xm＝(xm,1,xm,2,…,xm,n,…,xm,d)t
11、其中，m＝1,2,…n，xm,n表示第m个个体的第n个优化变量。
12、本专利技术的进一步技术方案是：所述个体xm在目标i上的目标值为fi(xm)，进行归一化之后的目标值为表达式为：
13、
14、其中，fi,max和fi,min分别为种群中目标i的最大值和最小值，i表示目标的序号。
15、本专利技术的进一步技术方案是：所述计算每个个体在各目标维度上的网格编号的方法为，记目标i上的网格数为gi，对fi*(xm)×gi取整即能够得到个体xm在第i个目标维度上的网格编号oi(xm)。
16、本专利技术的进一步技术方案是：所述综合编号为oc(xm)，表达式如下：
17、
18、其中，o1(xm)表示个体xm在第1个目标维度上的网格编号；oi(xm)表示个体xm在第i个目标维度上的网格编号；wj表示目标j上的网格数gj的位数；p表示目标总数。
19、本专利技术的进一步技术方案是：所述对种群中所有个体进行排序的方法为快速排序法。
20、一种快速识别网格中相同编号个体的系统，包括归一化处理模块、网格编号模块、综合编号模块、排序模块及识别模块；通过各模块配合实现发动机总体性能优化的多目标模型网格中相同编号个体的快速识别；
21、所述归一化处理模块用于对种群设计参数中每个个体的每个目标值进行归一化处理；
22、所述网格编号模块用于计算每个个体在各目标维度上的网格编号；
23、所述综合编号模块用于将每个个体在所有目标上的多个网格编号转换成一个综合编号；
24、所述排序模块用于对种群中所有个体进行排序；
25、所述识别模块根据相同的综合编号识别出同一网格中的个体。
26、一种航空发动机总体性能的多目标优化方法，所述多目标优化方法采用快速识别网格中相同编号个体的方法。
27、一种电子设备，包括至少一个处理器，以及所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述快速识别网格中相同编号个体的方法。
28、一种计算机可读存数介质，所述计算机可读存数介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时能够实现所述快速识别网格中相同编号个体的方法。
29、有益效果
30、本专利技术的有益效果在于：本专利技术在航空发动机总体性能多目标优化模型的识别网格中相同编号个体的过程中，不再直接通过一个双层循环来遍历查找网格各维度编号相同的个体，而是将个体在网格各维度上的编号置于同一综合编号的不同位置，以综合编号不同位数的数值来表示该个体在不同维度上的编号，并保证了同一网格中的个体具有相同的综合编号。使用快速排序法对所有个体的综合编号进行排序，从而可以快速将具有相同综合编号的个体聚集到同一综合编号区域。应用本专利技术的快速识别网格中相同编号个体的方法，能够将识别相同编号个体的过程转换为排序问题，从而可引入高效的快速排序法，以克服识别网格中相同编号个体时速度较慢的问题。
31、应用本专利技术的快速识别网格中相同编号个体的方法，可将识别相同网格编号个体的双层循环过程转换为基于综合编号的排序问题，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，从而克服传统网格法的计算量较大的问题，解决传统网格法对航空发动机的复杂多目标优化问题适用性差的问题。基于标准多目标优化算法nsga-||，在优化航空发动机的3个典型工况的性能时，相比于常规网格法，本专利技术的改进网格法可使优化时间减少14.44％～17.77％。
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1.一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述种群设计参数包括N个个体，其中，每个个体均为包括D个优化变量的向量，表达式为：
3.根据权利要求2所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述个体Xm在目标i上的目标值为fi(Xm)，进行归一化之后的目标值为fi*(Xm)，表达式为：
4.根据权利要求3所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述计算每个个体在各目标维度上的网格编号的方法为，记目标i上的网格数为Gi，对fi*(Xm)×Gi取整即能够得到个体Xm在第i个目标维度上的网格编号Oi(Xm)。
5.根据权利要求4所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述综合编号为OC(Xm)，表达式如下：
6.根据权利要求5所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述对种群中所有个体进行排序的方法为快速排序法。
7.一种快速识别网格中相同编号个体的系统，其特征在于：用
8.一种航空发动机总体性能的多目标优化方法，其特征在于：所述多目标优化方法采用权利要求1-6任一项所述快速识别网格中相同编号个体的方法。
9.一种电子设备，其特征在于：包括至少一个处理器，以及所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6任一项所述快速识别网格中相同编号个体的方法。
10.一种计算机可读存数介质，其特征在于：所述计算机可读存数介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时能够实现权利要求1-6任一项所述快速识别网格中相同编号个体的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述种群设计参数包括n个个体，其中，每个个体均为包括d个优化变量的向量，表达式为：
3.根据权利要求2所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述个体xm在目标i上的目标值为fi(xm)，进行归一化之后的目标值为fi*(xm)，表达式为：
4.根据权利要求3所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述计算每个个体在各目标维度上的网格编号的方法为，记目标i上的网格数为gi，对fi*(xm)×gi取整即能够得到个体xm在第i个目标维度上的网格编号oi(xm)。
5.根据权利要求4所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述综合编号为oc(xm)，表达式如下：
6.根据权利要求5所述一种快速识别网格中相同编号个体的方法，其特征在于：所述对种群中所有个体进行排序的方法为快速排序法。...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝旺，张晓博，王占学，李宝阔，周莉，肖洪，史经纬，黄盛，邓文剑，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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