(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111321812.2 (22)申请日 2021.11.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114048544 A (43)申请公布日 2022.02.15 (73)专利权人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 武泽平　王文杰　杨家伟　李国盛　 张为华　雷勇军　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 赵小龙 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01)G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01) 审查员 沈晴 (54)发明名称 飞行器结构响应特性预示方法、 装置、 设备 和介质 (57)摘要 本申请涉及飞行器结构响应特性预示方法、 装置、 设备和介质， 方法包括获取待预示飞行器 结构的设计变量及其变化范围； 采用拉丁超立方 实验设计方法在设计变量的变化范围内分别生 成均匀分布的训练集和测试集； 利用有限元分析 仿真方法生成训练集对应的结构响应特性训练 集； 基于结构响应特性训练集， 采用径向基函数 方法构建飞行器结构的结构响应特性近似模型 并构建其辅助优化问题； 利用差分进化算法对辅 助优化问题进行寻优处理， 获得在测试集的测试 集样本点处的最优形状参数； 将最优 形状参数代 入结构响应特性近似模型， 重建得到飞行器结构 的响应特性近似模型并用于预示飞行器结构的 结构响应特性。 飞行器结构响应特性预示效率较 高。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 114048544 B 2022.08.16 CN 114048544 B 1.一种飞行器结构响应特性预示方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 获取待预示飞行器结构的设计 变量及所述设计 变量的变化范围； 采用拉丁超立方实验设计方法在所述设计变量的变化范围内分别生成均匀分布的训 练集和测试集； 所述训练集包括由所述设计变量的维度确定的多个训练集样本点， 所述测 试集包括由所述设计 变量的维度确定的多个测试集样本点； 利用有限元分析仿真方法生成所述训练集对应的结构响应特性训练集； 所述结构响应 特性训练集由所述训练集样本点及相应有限元分析仿真结果组成； 基于所述结构响应特性训练集， 采用径向基函数方法构建所述飞行器结构的结构响应 特性近似 模型， 并构建所述结构响应特性近似 模型的辅助优化问题； 利用差分进化算法对所述辅助优化问题进行寻优处理， 获得在所述测试集的测试集样 本点处的最优形状参数； 将所述最优形状参数代入所述结构响应特性近似模型， 重建得到所述飞行器结构的响 应特性近似 模型并利用所述响应特性近似 模型预示所述飞行器结构的结构响应特性。 2.根据权利要求1所述的飞行器结构响应特性预示方法， 其特征在于， 基于所述结构响 应特性训练集， 采用径向基函数方法构建所述飞行器结构的结构响应特性近似模型， 并构 建所述结构响应特性近似 模型的辅助优化问题的步骤， 包括： 基于所述结构响应特性训练集， 构建所述结构响应特性近似 模型； 根据所述结构响应特性近似模型在所述测试集上的计算残差， 构建所述结构响应特性 近似模型的辅助优化问题； 所述计算残差为所述结构响应特性近似模型在所述测试集样本 点处的预测结构响应特性代入所述有限元分析仿真方法中的偏微分方程等式得到的计算 残差。 3.根据权利要求2所述的飞行器结构响应特性预示方法， 其特征在于， 所述辅助优化问 题为： 其中， R(c)表示所述结构响应特性近似模型在所述测试集样本点处的预测结构响应特 性代入所述有限元分析仿真方法中的偏微分方程等式得到的计算残差， 表示预测值 代入所述飞行器结构的系统微分方程G(u)＝0后得到的残差向量， c表 示所述结构响应特性 近似模型 的形状参数向量， c的维度与所述结构响应特性训练集的样本点数量一致， n表示 所述测试集的测试集样本点数量。 4.根据权利要求2所述的飞行器结构响应特性预示方法， 其特征在于， 所述结构响应特 性近似模型为： 其中， 表示模型输出的结构响应特性， x表示所述设计变量， ri(x)表示第i个基函数， ωi表示第i个 基函数的相应系数， m表示所述训练集的训练集样本点数量， 基函数ri(x)为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114048544 B 2其中， ci表示第i个径向基函数的形状参数。 5.根据权利要求1至4任一项所述的飞行器结构响应特性预示方法， 其特征在于， 采用 拉丁超立方实验设计方法在所述设计变量的变化范围内分别生成均匀分布的训练集和测 试集的步骤前， 还 包括： 根据所述设计变量的维度， 分别确定所述训练集的训练集样本点数量和所述测试集的 测试集样本点数量。 6.根据权利要求5所述的飞行器结构响应特性预示方法， 其特征在于， 所述飞行器结构 为飞行器的桁架系统。 7.根据权利要求6所述的飞行器结构响应特性预示方法， 其特征在于， 所述设计变量为 所述桁架系统的单元截面积， 所述结构响应特性为桁架系统中所有节点在不同方向上的位 移。 8.一种飞行器结构响应特性预示装置， 其特 征在于， 包括： 设计获取模块， 用于获取待预示飞行器结构的设计 变量及所述设计 变量的变化范围； 样本集模块， 用于采用拉丁超立方实验设计方法在所述设计变量的变化范围内分别生 成均匀分布的训练集和测试集； 所述训练集包括由所述设计变量的维度确定的多个训练集 样本点， 所述测试集包括由所述设计 变量的维度确定的多个测试集样本点； 分析仿真模块， 用于利用有限元分析仿真方法生成所述训练集对应的结构响应特性训 练集； 所述结构响应特性训练集由所述训练集样本点及相应有限元分析仿真结果组成； 近似构建模块， 用于基于所述结构响应特性训练集， 采用径向基函数方法构建所述飞 行器结构的结构响应特性近似 模型， 并构建所述结构响应特性近似 模型的辅助优化问题； 优化处理模块， 用于利用差分进化算法对所述辅助优化问题进行寻优处理， 获得在所 述测试集的测试集样本点处的最优形状参数； 特性预示模块， 用于将所述最优形状参数代入所述结构响应特性近似模型， 重建得到 所述飞行器结构的响应特性近似模型并利用所述响应特性近似模型预示所述飞行器结构 的结构响应特性。 9.一种计算机设备， 包括存储器和处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求 1至7中任一项 所述飞行器结构响应特 性预示方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 计算机程序被处 理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述飞行器结构响应特性预示方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114048544 B 3