【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风洞系统试验计划排程。更具体地说，本专利技术涉及一种基于机理模型的试验排程优化方法及试验排程优化系统。
技术介绍
1、试验计划排程的目的是在满足各种约束的前提下获取不同目标下（效率最优或成本最优等）的最优试验执行顺序，生成供试验分析决策的试验计划，并能够根据实际进度对计划进行动态调整和优化。现阶段试验计划排程总结出了一些规则，如首先确定试验对象的试验顺序，并在此基础上根据液氮的消耗需求优先调整温度，再调整总压压力，其次调整马赫数，最后调整模型姿态。其中值得注意的是温度、总压的确定并不是固定不变的，而是根据需要可以动态调整（突发情况导致试验中止、当天试验结束后设备回温速度等因素），如果以能量消耗最小为最优目标，则需要着重考虑不同时间段电费价格、液氮消耗量等因素。
2、现阶段试验计划排程主要依赖于经验积累，在其它行业领域所适用的试验计划排程算法并不能适用于风洞场景，只能依靠有经验的工程师人工进行排程，对试验排程中的耗电、耗液氮等经济和时间因素的计算也依赖于人工通过公式来计算，计算量大，耗时长，严重影响试验计划制定效率。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种基于机理模型的试验排程优化方法，包括：
3、s1、建立风洞系统试验系统机理模型，根据系统组成定义其模块化架构，描述任务执行与设备响应机理；
4、s2、采用离散
5、s3、通过排程逻辑驱动程序调用排程算法模型、风洞试验系统机理模型，以实现自动迭代优化生成运行方案，并通过验算方案测试运行效果；
6、与软件平台进行关联和/或集成，构建组态化的可视化监控界面；
7、s4、通过图形界面应用软件，集成排程逻辑驱动程序，封装数学模型和机理模型；
8、其中，排程算法脚本的运行是基于用户定义的排程配置，采用多种排程规则和多目标对排程算法进行优化，使排程算法脚本能并行调用排程算法、设备模型，以多样本的方式生成试验运行方案。
9、优选的是，在s1中，所述风洞试验系统机理模型包括：设备任务执行过程的任务逻辑仿真子模型、各类设备响应不同任务过程所需的时间与资源消耗子模型、不同试验条件下设备响应影响子模型等设备运行机理子模型以及将上述子模型进行集成的试验系统整体模型。
10、优选的是，所述任务逻辑仿真子模型是基于设备中的机械系统、电控系统与动力系统的联合关系，将设备运行之间的逻辑关系映射到模型层面；
11、所述任务逻辑仿真子模型包括：机电控制仿真模型、多体动力学仿真模型、系统级仿真模型；
12、所述系统级仿真模型通过半柔壁喷管设备级模型、二喉道设备级模型、模型运输隔离系统设备级模型、全模型车设备级模型、半模型车设备级模型中的至少两个耦合构建得到。
13、优选的是，排程算法模型中的设计变量编码形式需要与任务过程顺序、设备编号信息保持一致。
14、优选的是，排程算法模型的内容包括：设置业务场景的约束规则、设置可排程的要素、设置排程大流程的输入、设置排程子流程的输入和输出、设置排程算法及其参数的输入、子流程能耗计算、运行子流程排序算法。
15、优选的是，所述子流程排序算法基于用户提供的规则进行排序，且在规则排序中只考虑子序号每次试验的各类资源消耗，不考虑子序号切换的资源消耗。
16、优选的是，排程大流程输入为：工作序号、工作名称、工作耗时、氮气消耗、电量消耗；
17、排程子流程的输入为：试验序号、试验总温、试验马赫数、试验总压；
18、排程子流程的输出为排程后的序列。
19、优选的是，在s3中，排程逻辑驱动程序的内容包括：
20、s31，将排程规划算法中的排程任务过程编码与试验系统整体模型保留的外部输入接口集成，并解析为试验过程逻辑参数；
21、s32，将排程规划算法中的系统状态要求编码与试验系统整体模型保留的外部输入接口集成，并解析为系统模型参数；
22、s33，将排程规划算法中的目标函数与约束函数与试验系统整体模型保留的外部输出接口集成，实现对仿真结果的调用。
23、一种试验排程优化系统，应用于基于机理模型的试验排程优化方法中，所述试验排程优化系统的架构包括：
24、用于接受1个或多个优化目标参数的外部输入层；
25、用于对外部输入参数的录入和排程结果的查看进行直观可视化显示的交互层；
26、用于描述系统机理并能够接收实时采集数据模拟系统运行状态的模型层；
27、将模型层迭代完成后输出的最优排程方案采用色块图的形式显示在界面上的输出层；
28、其中，所述模型层具体包括：采用python语言开发的排程算法模型，以及采用modelica语言开发的风洞试验系统机理模型。
29、本专利技术至少包括以下有益效果：
30、本专利技术解决了人工开展试验计划排程工作时的严重依赖经验、得到多种排程方案的人工工作量大、排程计算繁琐、过程中易出差错等问题。通过构建多约束多目标试验排程优化算法和用户交互界面，针对优化目标与约束条件，将试验任务调度与资源分配业务模型转换为约束规划的数学模型，再以多目标进化算法来对数学模型求解，实现了根据排程规则与用户输入的工况条件和约束条件，自动得出多种排程方案并计算出用户关心的时间开销、电资源消耗、氮气资源消耗等数据，为用户推荐最优排程方案。
31、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，在S1中，所述风洞试验系统机理模型包括：设备任务执行过程的任务逻辑仿真子模型、各类设备响应不同任务过程所需的时间与资源消耗子模型、不同试验条件下设备响应影响子模型等设备运行机理子模型以及将上述子模型进行集成的试验系统整体模型。
3.如权利要求2所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，所述任务逻辑仿真子模型是基于设备中的机械系统、电控系统与动力系统的联合关系，将设备运行之间的逻辑关系映射到模型层面；
4.如权利要求1所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，排程算法模型中的设计变量编码形式需要与任务过程顺序、设备编号信息保持一致。
5.如权利要求1所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，排程算法模型的内容包括：设置业务场景的约束规则、设置可排程的要素、设置排程大流程的输入、设置排程子流程的输入和输出、设置排程算法及其参数的输入、子流程能耗计算、运行子流程排序算法。
6.如
7.如权利要求5所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于， 排程大流程输入为：工作序号、工作名称、工作耗时、氮气消耗、电量消耗；
8.如权利要求1所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，在S3中，排程逻辑驱动程序的内容包括：
9.一种试验排程优化系统，应用于如权利要求1-8任一项所述的基于机理模型的试验排程优化方法中，其特征在于，所述试验排程优化系统的架构包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，在s1中，所述风洞试验系统机理模型包括：设备任务执行过程的任务逻辑仿真子模型、各类设备响应不同任务过程所需的时间与资源消耗子模型、不同试验条件下设备响应影响子模型等设备运行机理子模型以及将上述子模型进行集成的试验系统整体模型。
3.如权利要求2所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，所述任务逻辑仿真子模型是基于设备中的机械系统、电控系统与动力系统的联合关系，将设备运行之间的逻辑关系映射到模型层面；
4.如权利要求1所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，排程算法模型中的设计变量编码形式需要与任务过程顺序、设备编号信息保持一致。
5.如权利要求1所述的基于机理模型的试验排程优化方法，其特征在于，排程算...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄叙辉，刘大伟，阎成，洪兴福，王博文，彭鑫，马世鹏，邓晓曼，王元靖，桑博，张昌荣，徐涛，方亮，张胜，唐小力，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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