[发明专利]一种基于智能优化算法的风洞天平校准数据处理方法

说明书

本发明公开了一种基于智能优化算法的风洞天平校准数据处理方法，包括如下步骤：按照设定的数据格式分类提取校准加载数据，读入天平公式中形成方程组；对方程组中的自变量进行智能优化，得到优化后的天平公式；改变智能优化算法的输入条件及参数设置，再次进行智能优化，得到新的优化后的天平公式；对比两次优化结果，验证优化结果的可靠性；针对不同的天平分量，得到天平各分量的优化公式，最终得到天平吹风公式；对天平进行检验加载，判断最终的天平吹风公式是否符合校准不确定度的要求。本发明能够同时对天平公式的所有系数进行拟合，提高了校准数据处理的质量；为校准载荷的选取提供了更多可能；并能够很好地继承已有的大量校准数据。

技术领域

本发明属于航空航天测力试验气动力测量技术领域，具体涉及一种基于智能优化算法的风洞天平校准数据处理方法。

背景技术

目前通用的风洞天平校准数据处理方法都以最小二乘法原理为基础。由于最小二乘法原理在求解多变量、多峰值、多目标的复杂问题时存在一定的局限，所以在用于多分量天平公式拟合时不得不通过一些方法来减少自变量数量,对问题进行简化。常见的方法有两种：第一种方法是通过将天平校准加载载荷限制为单变量加载，然后通过全回归方法分立求解各项系数。这种方法虽然可以得到天平公式各项系数的理论解，但由于校准载荷与天平实际使用时的受载情况相差很大，会造成天平在多个载荷同时作用时出现误差较大的情况；另一种方法是校准载荷采用多元加载方法获得，但数据拟合采用逐步回归方法，这种方法在加载载荷上更贴近与天平实际受载情况，但逐步回归方法本质上并没有充分、全面、同时的考虑各项系数间的相互影响，而是按照系数的重要性依次求解各项系数，这样就没能够充分发挥多元校准的优势。此外，通过响应面法等试验设计方法设计加载载荷表的天平校准方法，其数据处理方法同样基于最小二乘法原理，同样无法同时对天平公式所有系数进行拟合，也就无法将天平公式各项系数间的相互影响充分、全面的体现出来。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种基于智能优化算法的风洞天平校准数据处理方法，旨在解决风洞天平传统校准方法中存在的无法充分、全面、有效反映多载荷同时作用影响的问题，本发明采用以遗传算法、粒子群优化算法、差异演化算法、模拟植物生长算法、果蝇算法等为代表的智能优化算法，以天平多元加载数据为基础，同时拟合天平公式所有系数，从而使天平公式更为真实的反映风洞天平工作实际，提高风洞天平测量准度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于智能优化算法的风洞天平校准数据处理方法，包括如下步骤：

步骤一、对当前拟合的天平分量公式，按照如下数据格式分类提取校准加载数据：

(F_ij,ΔU_ij,F_mj(m＝1～6,m≠i))，其中，F_ij表示需要优化拟合的天平分量某次加载的载荷，ΔU_ij表示与F_ij对应的输出信号，F_mj(m＝1～6,m≠i)表示除F_ij外的同一次加载的其他分量载荷；

步骤二、将步骤一提取的数据读入如下所示的天平公式中形成以天平公式各项系数为自变量的方程组：

步骤三、对步骤二形成的方程组中的自变量进行智能优化，得到优化后的天平公式；

步骤四、改变智能优化算法的输入条件及参数设置，重复步骤三，得到新的优化后的天平公式；

步骤五、对比两次优化结果，验证优化结果的可靠性：如果两次优化结果可靠，则进入步骤六，否则对校准数据、拟合过程进行核查后返回步骤三；

步骤六、针对不同的天平分量，重复步骤一至步骤五，得到天平各分量的优化公式，最终得到天平吹风公式；