高尚+張海濤

摘 要：本文介紹了飛行載荷測量時載荷方程的一般建立方法，論述了利用微分進(jìn)化算法進(jìn)行載荷方程優(yōu)選過程，建立了利用該方法進(jìn)行載荷方程優(yōu)選算法的模型，并將此模型直接應(yīng)用于飛機(jī)起落架載荷校準(zhǔn)試驗，經(jīng)過方程誤差與檢驗誤差比較，得出該模型滿足飛行試驗實測要求，從而得到符合載荷測量要求的較高精度的載荷方程。

關(guān)鍵詞：微分進(jìn)化算法；載荷校準(zhǔn)；載荷方程；優(yōu)選

中圖分類號：TP30 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0247-02

1 引言

應(yīng)變法是載荷測量方法中比較成熟可靠的方法，其測量的基本原理是在結(jié)構(gòu)的主要傳力部位加裝應(yīng)變計電橋，通過載荷地面校準(zhǔn)試驗建立應(yīng)變計電橋輸出與外載荷之間的載荷方程，飛行實測中通過載荷方程及實際的應(yīng)變輸出反算出部件上的飛行載荷。

根據(jù)載荷校準(zhǔn)試驗結(jié)果建立可靠的、高精度的載荷方程，是進(jìn)行飛行載荷實測的必要前提。因此，研究載荷校準(zhǔn)試驗數(shù)據(jù)處理方法和載荷方程優(yōu)選方法，也就成為飛行載荷實測的一項重要工作。

本文詳細(xì)介紹了微分進(jìn)化算法在載荷方程建立、優(yōu)選過程中的應(yīng)用。

2 微分進(jìn)化算法

微分進(jìn)化算法是基于群體進(jìn)化的隨機(jī)進(jìn)化優(yōu)化方法，具有記憶個體最優(yōu)解和種群內(nèi)信息共享的特點。它具有簡單、快速、魯棒性好等優(yōu)點，已經(jīng)得到廣泛關(guān)注。

微分進(jìn)化算法處理問題主要分為5步：

（1）初始化：即對研究對象進(jìn)行種群初始化設(shè)定及參數(shù)設(shè)定；

（2）變異：對種群中的個體進(jìn)行變異計算，得到中間個體；

（3）交叉：對變異中間個體和原個體進(jìn)行隨機(jī)交叉變換，通過原目標(biāo)個體與變異個體后的中間個體分量的隨機(jī)交換得到的中間個體；

（4）選擇：根據(jù)適應(yīng)度對交叉結(jié)果個體和原個體進(jìn)行選擇；

（5）終止：當(dāng)演化代數(shù)大于最大演化代數(shù)，適應(yīng)度函數(shù)小于設(shè)定值時結(jié)束運(yùn)行，否則轉(zhuǎn)入（2）繼續(xù)計算。

3 載荷方程的微分進(jìn)化算法優(yōu)化

3.1 載荷方程模型

式中和為Pi（t）的適應(yīng)度，在此，選擇載荷方程均方根誤差和方程檢驗均方根誤差同時作為其適應(yīng)度，該適應(yīng)度依賴于載荷方程所適用的電橋數(shù)目和方程所選電橋。因此，該過程可以剔除含有不適用的應(yīng)變電橋。

（5）終止：當(dāng)演化代數(shù)大于最大演化代數(shù)，或載荷方程誤差小于設(shè)定值時結(jié)束運(yùn)行。否則轉(zhuǎn)入b）繼續(xù)計算。

3.3 實例檢驗

根據(jù)3.2節(jié)所設(shè)計的載荷方程優(yōu)化方案，對某飛機(jī)起落架載荷校準(zhǔn)試驗結(jié)果進(jìn)行處理，其中參數(shù)設(shè)計為種群規(guī)模N為7，變異常數(shù)F為0.5，交叉概率Pc為0.1，最大演化代數(shù)為1500。

得到的載荷方程誤差如圖1所示，方程誤差與檢驗誤差對比見圖2。

從圖1和圖2中可以看出，經(jīng)過進(jìn)化計算后，各不同初始載荷方程個體得到的最終載荷方程精度基本相同，且載荷方程誤差與檢驗誤差也基本相同，滿足飛行試驗要求，可以用于該飛機(jī)起落架載荷實測。

4 結(jié)語

本文對微分進(jìn)化算法在載荷方程優(yōu)選中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹。在載荷方程優(yōu)選過程中，通過構(gòu)建微分進(jìn)化算法的特征參數(shù)，建立基于微分進(jìn)化算法的載荷方程優(yōu)選模型，得到了滿足飛行試驗的載荷方程。微分進(jìn)化算法用于載荷方程優(yōu)選具有以下優(yōu)點：

（1）算法原理簡單，易于建立模型；

（2）能夠在初始載荷方程基礎(chǔ)上得到滿足精度的最優(yōu)級別的載荷方程。

雖然微分進(jìn)化算法執(zhí)行方便，但是參數(shù)選擇仍然沒有統(tǒng)一的方法確定。各控制參數(shù)對載荷方程優(yōu)選效果的影響以仍有待于進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

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