[发明专利]一种球体斜抛运动中空气动力学模型参数求解方法

摘要

本发明公开一种空气动力学模型中马格努斯力系数和阻力系数新求解方法，该模型和方法针对球形运动目标抛物运动，所述方法利用目标飞行距离数据，通过数值迭代方法进行变系数多元微分方程组求解，对求得所有可行解集进行分层优化。第一层为准确度目标函数优化，第二层为平滑度目标函数优化。最后利用已有优化求解所得马格努斯力系数和阻力系数，继续迭代求解。本发明以分层优化保证求解所得马格努斯力系数和阻力系数的准确度。该方法计算量小，误差小，且仅依赖于不同速度下的飞行距离数据，真实环境下较为容易获取，通用性较强。

主权项

一种针对球形目标物体斜抛运动中空气动力学模型参数的迭代求解方法，求解参数包括马格努斯力系数和阻力系数，其特征在于采用多目标分层优化方法对目标函数进行数值迭代求解，所述方法包括以下处理步骤：步骤(1)预处理，包括获取及处理实验数据，进行目标物体受力分析、运动分析，建立多变量微分方程；步骤(2)参数初始化，对马格努斯力系数、阻力系数进行约束范围内随机采样，初始化为K组；步骤(3)飞行距离目标函数优化求解，该优化求解是迭代求解方法的第一层优化，以飞行距离计算值与实验结果真值误差最小化为目标函数进行优化，通过龙格‑库塔法迭代求解K组马格努斯力系数、阻力系数下运动微分方程组的数值解，求解飞行距离误差最小化时的马格努斯力系数和阻力系数的可行解；步骤(4)马格努斯力系数与阻力系数梯度目标函数优化求解，该优化求解是迭代求解方法的第二层优化，通过加权梯度和最小化，求解马格努斯力系数和阻力系数的最优解；步骤(5)迭代求解参数，利用已求解马格努斯力系数和阻力系数，迭代求解新速度下的马格努斯力系数和阻力系数，返回步骤(2)迭代。