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申请/专利权人：青岛哈尔滨工程大学创新发展中心;哈尔滨工程大学

摘要：本发明属于船舶与海洋工程技术领域，公开了一种舰载直升机六力素方程配平方法及系统，该方法利用麻雀搜索算法，通过构建直升机六力素平衡方程，规定四个操纵量、两个姿态量为配平量，并将六个配平量设定为麻雀搜索算法的算子搜索目标，通过群智能优化算法对目标求解区间内的配平量组合进行寻优，通过迭代得到在目标工况下精度最高的数值解，从而实现求取目标区间内的全局最优解过程。相较于传统的Newton迭代法，本发明利用群智能优化算法在直升机动力学配平问题中有效地规避了初始点选择不当或者问题存在奇点、边界情况等特殊情况，可以有效提升复杂工况下目标直升机配平效率。

主权项：1.一种舰载直升机六力素方程配平方法，其特征在于，该方法包括：S1，设定目标直升机配平初始姿态量及风场环境信息；S2，定义目标直升机六力素方程组并限定配平求解量；S3，设定SSA算法基本参量以及配平区间；其中，设定SSA算法基本参量包括：在确定的六力素方程与配平求解量的基础上，利用麻雀搜索算法对方程进行配平求解；麻雀搜索算法模拟麻雀种群觅食过程，麻雀为算法中迭代算子，在六力素方程配平求解问题中，空间维度D由配平求解量个数决定，设定D维搜索空间中有N个麻雀，每个麻雀的位置X代表一个解，则麻雀种群位置集合表示为：X＝{X1，X2…XN}，麻雀被赋予三种属性，依次为发现者、追随者、警戒者，发现者的位置表示为Xd、追随者的位置表示为Xf、警戒者的位置表示为Xv；发现者、追随者、警戒者位置信息属于麻雀种群位置信息集合{Xd，Xf，Xv}∈X，种群中发现者个数为Nd＝0.2N、追随者个数为Nf＝0.8N、警戒者个数为Nv＝0.2N；同一个体先后具有发现者、警戒者属性，或先后具有追随者、警戒者属性，但不可先后具有发现者、追随者属性；每个麻雀个体位置X由目标求解量表示，在六力素方程配平问题中，第i个体位置表示为：麻雀种群中个体位置X的优劣以适应度值P的大小进行划分，适应度P计算公式为：P＝sqrtFX-02+FY-02+FZ-02+MX-02+MY-02+Mz-026第i个个体的适应度表示为PS，i，将依次代入六力素方程组，计算得到第i个个体位置所对应的六力素受力情况{Fx，i，Fy，i，Fz，i，Mx，i，My，i，Mz，i}，依次表示为：根据第i个个体位置所计算得到的后向力Fx，i、侧向力Fy，i、拉力Fz，i、滚转力矩Mx，i、俯仰力矩My，i、反扭矩Mz，i，从而得到第i个个体所处位置Xi的适应度PS，i；SSA算法通过定义新的适应度函数，改善SSA算法适应度计算方式，使算法在迭代的过程中计算出的结果符合直升机动力学六力素方程达到受力平衡的要求；通过融入直升机动力学先验知识，设定各配平量的搜索范围，并通过离散搜索范围，将SSA算法特化，用于解决六力素方程配平问题，避免出现不符合实际操纵要求的配平结果；根据目标直升机固有属性设定各配平量的搜索范围，以各配平量的搜索范围作为算法配平区间，旋翼总距θM搜索范围表示为RM∈[θM，d，θM，u]、尾桨总距θT搜索范围表示为RT∈[θT，d，θT，u]、旋翼横向周期变距θc搜索范围表示为Rc∈[θc，d，θc，u]、旋翼纵向周期变距θs搜索范围表示为Rs∈[θs，d，θs，u]、直升机纵摇角度θf搜索范围表示为Rf，θ∈[θf，d，θf，u]、横摇角度搜索范围表示为其中，θM，d，θT，d，θc，d，θs，d，θf，d，为各配平量的搜索下限，θM，u，θT，u，θc，u，θs，u，θf，u，为各配平量的搜索上限；麻雀搜索算法根据搜索范围进行种群位置初始化，进而对各个体进行属性赋予，从而按照规则进行位置更新；麻雀搜索算法共迭代T个轮次，则T个轮次内的所有的麻雀种群表示为：XT＝{X1，X2…Xt，Xt+1…XT}，t＝1，2…T，XT表示T个轮次所有的麻雀种群的集合，X1，X2…Xt，Xt+1…XT分别表示T个轮次内第1，2…t，t+1…T次迭代所得的麻雀种群；第t轮的种群中各个体位置集合表示为表示第t个麻雀种群里各麻雀位置的集合，分别表示第t个麻雀种群第1，2…t，t+1…T个麻雀个体的位置；第t轮的种群中各个体位置对应的适应度表示为Pt表示第t个麻雀种群里各麻雀位置对应适应度的集合，分别表示第t个麻雀种群第1，2…t，t+1…T个麻雀个体位置对应的适应度；第t轮的种群中第i个个体的位置包含元素表示为表示第t个麻雀种群里第i个麻雀位置信息，表示该麻雀个体对六力素方程的配平结果，表示旋翼总距配平结果、表示尾桨配平结果、表示旋翼横向周期变距配平结果、表示旋翼纵向周期变距配平结果、表示直升机纵摇角度配平结果、表示直升机横摇角度配平结果；以表示第t轮迭代的种群中第i个个体的第j维的位置，j＝1，2…D；S4，SSA算法内部算子更新法则设定；S5，六力素方程平均最优配平结果求解及统计；通过麻雀搜索算法内部T个轮次的迭代，确定最小适应度以及该适应度所对应的个体位置该个体位置所对应的各维度位置信息为表示T个轮次内对六力素方程的最佳配平结果，包含元素依次表示为六力素方程在目标工况下的旋翼总距T个轮次内最优配平结果尾桨总距T个轮次内最优配平结果旋翼横向周期变距T个轮次内最优配平结果旋翼纵向周期变距T个轮次内最优配平结果直升机纵摇角度T个轮次内最优配平结果直升机横摇角度T个轮次内最优配平结果重复该配平过程Q次，并对Q次配平结果得出的最佳位置所对应的各维度位置信息计算平均值，从而得出依次表示为六力素方程在目标工况下的旋翼总距平均最优配平结果尾桨总距平均最优配平结果旋翼横向周期变距平均最优配平结果旋翼纵向周期变距平均最优配平结果直升机纵摇角度平均最优配平结果直升机横摇角度平均最优配平结果

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