[发明专利]一种飞翼滑翔机翼型阻力系数灰色估计方法

说明书

本发明涉及一种飞翼滑翔机翼型阻力系数灰色估计方法，属于水下航行器研究技术领域。本发明旨在解决现有水下航行器流体仿真环节中需耗费大量求解时间的问题，为使用数学模型对未求解参数进行准确预测提供参考。该方法以灰色GM(2,1)模型为核心，首先利用强化缓冲算子对已知数据序列进行预处理；然后，建立与灰色模型背景值相关的目标函数，结合遗传算法进行优化；最后，对未求解阻力系数进行预测。计算结果表明，所设计的模型拥有很高的拟合精度，且阻力系数的预测精度得到了显著提升。

技术领域

本发明属于水下航行器研究技术领域，具体涉及一种飞翼滑翔机翼型阻力系数灰色估计方法。

背景技术

随着经济全球化的不断发展，激烈的市场竞争促使各国及企业提高产品质量，缩短设计周期。工业界主要采用仿真分析的方法来对产品进行设计优化，并且该方法已被广泛应用于航空、航天和航海等领域。如今，工业产品设计过程中通常会涉及到多目标、多学科之间的协同，故在对问题进行优化时，需要调用大量的仿真模型。尽管计算机的运算能力不断提升，但仿真分析过程中模型越来越复杂，且收敛准则越来越高，导致求解过程非常耗时。

目前，国内外对水下航行器的动力性能分析多采用流体仿真的方法，该方法虽然具有操作灵活、使用方便等优点，但极高的网格离散化程度和复杂的求解模型致使仿真过程需耗费大量时间，一次仿真计算可达数小时、甚至几天的时间，为后续分析带来了一定的困难。因此，在保证高求解精度的前提下尽可能地减少工作量，对于水下航行器的仿真分析过程而言具有重要意义。

飞翼滑翔机的翼型阻力系数与攻角、海水密度和来流速度等指标密切相关，其中，翼型阻力系数随攻角的变化往往满足指数规律。在现有的仿真研究中，可利用的数据极其有限，若仅根据已有的数据进行粗略估计，将会产生较大的误差。灰色理论在“贫信息，不确定”的问题上展现了独特的优势，其能够利用少量数据来揭示系统未来的发展规律，并且具有运算量小、中短期预测精度高的优点，在航海领域得到了广泛应用。因此，灰色理论十分适用于小样本数据预测问题，可以基于该理论利用已知数据建立灰色模型，并对未求解数据进行准确估计。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决现有水下航行器流体仿真环节中需耗费大量求解时间的问题，本发明提供了一种飞翼滑翔机翼型阻力系数灰色估计方法。

技术方案

一种飞翼滑翔机翼型阻力系数灰色估计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：基于强化缓冲算子对已知阻力系数数据序列进行预处理；

步骤2：根据预处理后的数据序列建立灰色GM(2,1)模型；

步骤3：建立与背景值相关的目标函数；

步骤4：利用遗传算法对目标函数进行优化；

步骤5：对所建模型进行评估检验；

步骤6：对未求解阻力系数进行预测。

本发明进一步的技术方案：所述步骤1中基于强化缓冲算子对已知数据序列进行预处理，设X＝(x(1),x(2),...,x(n))为系统行为数据序列，D为作用于X的算子，X经算子D的作用后所得的序列记为：

XD＝(x(1)d,x(2)d,...,x(n)d) (1)

其中：

x(n)d＝x(n) (3)。

本发明进一步的技术方案：所述步骤2中建立的灰色GM(2,1)模型：