柱塞式燃油泵多目标结构优化

论文摘要

多目标优化问题一直是科学和工程研究领域的难点和热点问题,国内外学者在简单遗传算法的基础上,发展了多种多目标优化遗传算法,本文将目前较为先进的一种多目标遗传算法NSGAⅡ运用于航空柱塞式燃油泵的结构优化,主要做了以下内容:首先基于广泛应用的航空发动机燃油柱塞泵的工作原理,应用相关动力学理论推导并建立了该泵的主体结构几何算法,提出了五个重要的特征性能的目标函数。在设计过程中这些目标函数通常是相互竞争甚至是相互矛盾的。然后系统地介绍了遗传算法的一般流程和基本理论,分析了遗传算法的各项基本操作。阐述了多目标问题的本质,重点介绍了NSGAⅡ的操作流程和其中重点算法的实现,并以Deb设计的经典测试函数验证了NSGAⅡ程序的正确性论文最后运用多目标遗传算法同时对油泵的转子体积、受力状况、供油量脉动等多个目标函数进行优化,通过优化后的性能指标与优化前的性能指标的比较,证明了NSGAⅡ多目标遗传优化的有效性,验证了某型航空发动机设计尺寸的理论合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 航空燃油柱塞泵综述
• 1.1.1 航空燃油柱塞泵
• 1.1.2 柱塞泵国内外研究现状
• 1.2 优化算法选择和简介
• 1.2.1 优化算法的选择
• 1.2.2 遗传算法的应用
• 1.2.3 多目标遗传算法在航空发动机控制系统中的应用
• 1.3 本课题主要采用的待优化对象和优化算法
• 1.4 本文的内容安排
• 第二章 柱塞式航空燃油泵结构分析及性能指标提出
• 2.1 柱塞式燃油泵的结构和工作原理
• 2.1.1 柱塞式燃油泵的结构和基本部件
• 2.1.2 柱塞式燃油泵的工作原理
• 2.2 柱塞式燃油泵的运动分析
• 2.3 柱塞式燃油泵的受力分析
• 2.3.1 柱塞受力分析
• 2.3.2 柱塞对斜盘的作用力
• 2.4 柱塞式燃油泵的性能指标提出及待优参数拟定
• 2.4.1 性能指标提出
• 2.4.2 待优化参数的拟定
• 2.5 小结
• 第三章 多目标遗传算法及其特点
• 3.1 遗传算法简介
• 3.1.1 生物进化理论和遗传学的基本知识
• 3.1.2 遗传算法的提出和国内外发展现状
• 3.1.3 遗传算法的基本思想
• 3.1.4 遗传算法的特点
• 3.1.5 遗传算法的基本操作
• 3.2 多目标遗传算法简介
• 3.2.1 多目标优化问题
• 3.2.2 多目标遗传算法的基本思想
• 3.2.3 本文所用的先进多目标遗传算法（NSGA-II）介绍
• 3.2.4 NSGA-Ⅱ算法测试
• 3.3 小结
• 第四章 某型航空柱塞式燃油泵的结构优化
• 4.1 航空柱塞式燃油泵模型
• 4.2 结构参数对性能的影响
• 4.2.1 柱塞泵转子体积指标
• 4.2.2 柱塞的应力指标
• 4.2.3 柱塞供油量脉动指标
• 4.2.4 柱塞泵斜盘与柱塞接触角
• 4.2.5 柱塞泵理论供油量
• 4.3 基于NSGA-Ⅱ的航空柱塞式燃油泵性能优化
• 4.3.1 算法的基本改进
• 4.3.2 本文中的初始种群设定和遗传算子的定义
• 4.3.3 柱塞泵性能优化
• 4.4 航空柱塞式燃油泵的其他常见故障
• 4.5 小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的主要论文
• 参考文献
• 附录 1 柱塞位移公式推导
• 附录 2 柱塞泵目标函数算法（M文件）