基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火箭發(fā)動機結(jié)構(gòu)動力學(xué)優(yōu)化

袁軍社，楊全潔，李 鋒，陳守芳

（西安航天動力研究所,陜西西安710100）

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火箭發(fā)動機結(jié)構(gòu)動力學(xué)優(yōu)化

袁軍社，楊全潔，李 鋒，陳守芳

（西安航天動力研究所,陜西西安710100）

針對大推力液體火箭發(fā)動機研制中面臨的低頻結(jié)構(gòu)動力學(xué)頻率優(yōu)化問題，采用有限元方法及試驗?zāi)B(tài)方法建立了可信的發(fā)動機低頻動力學(xué)模型，對結(jié)構(gòu)的低頻動力學(xué)特性進行靈敏度分析，提取對發(fā)動機低階固有頻率比較敏感的設(shè)計變量。以這些設(shè)計變量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，待優(yōu)化的結(jié)構(gòu)固有頻率作為輸入，通過改進的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了映射關(guān)系，最后優(yōu)化得到能使固有頻率達到目標值的設(shè)計變量值。通過有限元驗證，優(yōu)化結(jié)果滿足要求。

火箭發(fā)動機；結(jié)構(gòu)動力學(xué)優(yōu)化；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

0　引言

圖1　火箭發(fā)動機有限元模型Fig.1　FEM model of LRE

1　基本原理

大型液體火箭發(fā)動機非常復(fù)雜，結(jié)構(gòu)是由種類繁多、特點各異的各種結(jié)構(gòu)元件以焊接、鉸接、螺接等連接方式構(gòu)成，結(jié)構(gòu)緊湊、非對稱程度高[1]。所以影響其動力學(xué)特性的因素既多且復(fù)雜，使液體火箭發(fā)動機的動力學(xué)優(yōu)化問題成為典型的大型復(fù)雜系統(tǒng)非線性動力學(xué)優(yōu)化問題。

以y代表結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標（動特性參數(shù)如固有頻率、振型、響應(yīng)等），x代表設(shè)計參數(shù)，結(jié)構(gòu)動態(tài)特性與設(shè)計參數(shù)之間一般存在函數(shù)關(guān)系

其反函數(shù)表示為

對結(jié)構(gòu)模型而言，目標值y是已知的，如果可以獲得準確的函數(shù)關(guān)系f-1，則結(jié)構(gòu)動力學(xué)優(yōu)化的“逆問題”就歸結(jié)為求解設(shè)計參數(shù)目標值x的“正問題”。……