风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法技术方案

本公开关于一种风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法，用于风洞试验调度，包括：构建气源管道网络模型，并根据气源管道网络模型，确定管道连通邻接矩阵；在气源管道的供气阀门处设置传感监测装置，用于采集供气阀门状态信息；构建试验信息管理系统，用于获取试验需求的基础数据，并根据基础数据和管道连通邻接矩阵，按照试验时序确定多个时刻的试验需求矩阵；构建动力资源保障系统，用于采集动力资源存量信息；构建试验调度智能系统，用于根据多个时刻的试验需求矩阵、供气阀门状态信息和动力资源存量信息，确定供气阀门的开闭制动信息，并根据开闭制动信息，生成阀门操作指令，以使供气阀门在试验时序下根据阀门操作指令进行开启或关闭。行开启或关闭。行开启或关闭。

【技术实现步骤摘要】
风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法


[0001]本公开总体说来涉及风洞试验
，更具体地讲，涉及一种风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法。

技术介绍

[0002]风洞试验是将飞行器模型固定在风洞中，依据运动的相对性原理，通过人为制造气流流过，来模拟飞行器在空中各种复杂的飞行状态，从而获取试验数据，以了解实际飞行器的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。
[0003]风洞试验调度则是围绕风洞试验这一特定场景展开的资源保障计划，是一个涉及到人、物、环境、资源之间的协作、交互影响的复杂体系，需要在一段时间内，为完成风洞试验而相应地分配一套动力资源，属于组合优化问题。风洞试验调度可以是动态的，也可以是静态的。动态调度是以当前运行环境状态来决定试验作业或任务的顺序；静态调度通常是预先安排的，是从给定的工作流中分配试验作业或任务。
[0004]目前的风洞试验调度尚处于静态调度模式，依靠传统人工组织模式进行试验执行顺序的预先安排，随着试验任务量的骤然增加，此类调度方法难以应对复杂系统的涌现性和不确定性决策问题，自动化与智能化程度相对较低。

技术实现思路

[0005]本公开提供一种风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法，提高了风洞试验调度的自动化与智能化程度，能够应对复杂系统的涌现性和不确定性决策问题，实现了感知、分析、决策、执行的闭环。
[0006]在一个总的方面，提供一种风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法，用于风洞试验调度，包括：根据气源管道的分布情况，构建气源管道网络模型，并根据所述气源管道网络模型，确定管道连通邻接矩阵；在所述气源管道的供气阀门处设置传感监测装置，用于采集供气阀门状态信息；构建试验信息管理系统，用于获取试验需求的基础数据，并根据所述基础数据和所述管道连通邻接矩阵，按照试验时序确定多个时刻的试验需求矩阵；构建动力资源保障系统，用于采集动力资源存量信息；构建试验调度智能系统，用于根据所述多个时刻的试验需求矩阵、所述供气阀门状态信息和所述动力资源存量信息，确定所述供气阀门的开闭制动信息，并根据所述开闭制动信息，生成阀门操作指令，以使所述供气阀门在所述试验时序下根据所述阀门操作指令进行开启或关闭。
[0007]可选地，所述气源管道包括主管线和分支管线，所述管道连通邻接矩阵的元素q
ij
∈[1,0]，其中，q
ij
表示第i条主管线下是否存在编号为j的分支管线，当q
ij
=1时，表示第i条主管线下存在编号为j的分支管线；当q
ij
=0时，表示第i条主管线下不存在编号为j的分支管线，其中，在所述确定管道连通邻接矩阵之后，还包括：当q
ij
=1时，确定第i条主管线下编号为j的分支管线的最大容量上限c
ij
。
[0008]可选地，针对任一时刻的试验需求矩阵，该试验需求矩阵的元素d
ij
表示第i条主管
线下编号为j的分支管线的动力需求值，其中，d
ij
≤c
ij
。
[0009]可选地，所述试验调度智能系统包括预先训练好的调度智能体，其中，所述根据所述多个时刻的试验需求矩阵、所述供气阀门状态信息和所述动力资源存量信息，确定所述供气阀门的开闭制动信息，包括：将所述多个时刻的试验需求矩阵、所述供气阀门状态信息和所述动力资源存量信息输入所述调度智能体，以使所述调度智能体对所述供气阀门的开闭制动信息按照所述试验时序进行预测，生成多个时刻的所述供气阀门的开闭制动信息。
[0010]可选地，所述调度智能体基于最大化管线平均利用率与最小化气源动力生产系统开启次数的目标函数以及限制动力需求上限的约束条件来训练好。
[0011]可选地，所述目标函数通过以下等式来表示：，，，其中，u
ij
表示第i条主管线下编号为j的分支管线的管线利用率，s
ij
表示第i条主管线下编号为j的分支管线的供气阀门状态，Sum表示分支管线总数量，n表示主管线数量，Z表示气源动力生产系统开启次数。
[0012]可选地，s
ij
∈[
‑
1,0,1]，其中，当s
ij
=1时，表示第i条主管线下编号为j的分支管线处于开启状态；当s
ij
=0时，表示第i条主管线下编号为j的分支管线处于关闭状态；当s
ij
=
‑
1时，表示第i条主管线下不存在编号为j的分支管线或者第i条主管线下编号为j的分支管线的开闭状态无效。
[0013]可选地，所述约束条件通过以下等式来表示：，其中，P表示气源动力总产量，表示气源动力下限值。
[0014]可选地，所述气源管道网络模型通过容量有向图G（V,E,C）来表示，其中，V表示顶点集，E表示边集，C表示每条边上允许分配的最大容量上限。
[0015]可选地，在所述设置传感监测装置之后，还包括：按照对象链接与嵌入的过程控制标准，构建标准数据接口，用于统一不同传感监测装置的数据访问方式，以使所述试验调度智能系统通过所述标准数据接口来获取所述传感监测装置采集的所述供气阀门状态信息。
[0016]根据本公开的实施例的风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法，涵盖了信息物理系统构建的四个阶段，从状态感知、实时分析、自主决策到精准执行的有效闭环，形成了一种基于试验调度的风洞供气阀门开闭的智能系统，有效减少了人为误操作以及降低了未考虑动力资源供给优化时的能源消耗；具体而言，针对风洞气源系统中主管线与分支管线的阀门开闭这一具体操作构建信息物理系统，形成以知识为核心的信息闭环，能够帮助试验人员实现在试验过程中对气源供应情况的可知、可测、可优和可控，以实现最大化动力资源的使用率和最小化动力生产系统开闭次数作为优化目标，通过预测全域范围内的试验调度执行时序，在试验执行过程中按照预测时间，结合操作指令来执行气源主管线与分支管线的开启或关闭动作预测，以试验需求量作为阀门开启程度来调整压力大小，实现了感知、分析、决策、执行的闭环。
[0017]将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。
附图说明
[0018]通过下面结合示出实施例的附图进行的描述，本公开的实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1是示出根据本公开的实施例的风洞主进气管路及阀门系统示意图；图2是示出根据本公开的实施例的风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法的流程图；图3是示出根据本公开的实施例的气源管道网络模型示意图；图4是示出根据本公开的实施例的管道连通邻接矩阵示意图；图5是示出根据本公开的实施例的风洞阀门信息采集示意图；图6是示出根据本公开的实施例的某个时刻的试验需求矩阵示意图；图7是示出根据本公开的实施例的调度智能体与环境信息交互示意图；图8是示出根据本公开的实施例的供气阀门本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风洞供气阀门单元级信息物理系统的构建方法，用于风洞试验调度，其特征在于，包括：根据气源管道的分布情况，构建气源管道网络模型，并根据所述气源管道网络模型，确定管道连通邻接矩阵；在所述气源管道的供气阀门处设置传感监测装置，用于采集供气阀门状态信息；构建试验信息管理系统，用于获取试验需求的基础数据，并根据所述基础数据和所述管道连通邻接矩阵，按照试验时序确定多个时刻的试验需求矩阵；构建动力资源保障系统，用于采集动力资源存量信息；构建试验调度智能系统，用于根据所述多个时刻的试验需求矩阵、所述供气阀门状态信息和所述动力资源存量信息，确定所述供气阀门的开闭制动信息，并根据所述开闭制动信息，生成阀门操作指令，以使所述供气阀门在所述试验时序下根据所述阀门操作指令进行开启或关闭。2.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述气源管道包括主管线和分支管线，所述管道连通邻接矩阵的元素q
ij
∈[1,0]，其中，q
ij
表示第i条主管线下是否存在编号为j的分支管线，当q
ij
=1时，表示第i条主管线下存在编号为j的分支管线；当q
ij
=0时，表示第i条主管线下不存在编号为j的分支管线，其中，在所述确定管道连通邻接矩阵之后，还包括：当q
ij
=1时，确定第i条主管线下编号为j的分支管线的最大容量上限c
ij
。3.如权利要求2所述的构建方法，其特征在于，针对任一时刻的试验需求矩阵，该试验需求矩阵的元素d
ij
表示第i条主管线下编号为j的分支管线的动力需求值，其中，d
ij
≤c
ij
。4.如权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述试验调度智能系统包括预先训练好的调度智能体，其中，所述根据所述多个时刻的试验需求矩阵、所述供气阀门状态信息和所述动力资源存量信息，确定所述供气阀门的开闭制动信息，包括：将所述多个时刻的试验需求矩阵、所述供气...

【专利技术属性】
技术研发人员：明丽洪，徐明兴，付渲理，马永一，罗昌俊，王浩璋，侯昱珂，袁宗泽，李佳鹏，李雨芮，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：