基于有限测点的物理场重构方法、装置及设备与流程

本发明涉及液体火箭发送机数据处理，尤其涉及基于有限测点的物理场重构方法、装置及设备。

背景技术：

1、逆向有限元法基于reissner-mindlin中厚板理论和最小二乘原理实现了板壳结构的变形监测。逆向有限元法在结构损伤变形领域也得到了应用，colombo等人定义了一种结构场等效应变与逆向有限元法重构应变间的百分比误差，证实了该方法在预测悬臂梁损伤监测应用上的有效性。针对船舶与海洋物结构的变形重构，现有技术中公开了一种四节点逆壳单元，并通过对集装箱船和散货船的变形监测验证了该单元的鲁棒性与准确性。由于测点位置与数量对逆向有限元法预测变形的结果的准确性有很大的影响，在传感器的布局优化方面也有很大的发展。目前针对板壳结构的逆向有限元法进行变形监测的研究较为成熟，相关算法也比较完善。但是针对复杂结构的变形重构研究较少，大多数研究将复杂结构简化为简单的板、梁等结构，尤其是针对具有不规则截面的翼型梁等还没有准确的重构方法。以应变场为例，试验台桨叶在运行过程工况复杂，受载荷不确定性等影响，且涉及到多物理场多部件间的耦合，难以实现其结构性能的快速计算与评估。

2、在液体火箭发动机数字孪生试车系统中，需要通过测点的传感器驱动数字孪生模型于发动机试车同步，实时反映发动机物理场的信息。传统是采用部署密集的测点，通过测点传感器的数据构造点云物理场，此类物理场的重构技术在于测点采集的数据，准确性依赖于测点数量和测点的有效位置。但是在实际的火箭发动机构造复杂(如毛细管道内)，试车环境恶劣(如推力室高温环境)，难以部署太多的传感器测点，并且测点的位置通常不能影响发动机工作，影响了测点的有效性，导致物理场重构精度低。

3、因此，亟需提供一种更为可靠的基于有限测点的物理场重构方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于有限测点的物理场重构方法、装置及设备，用于解决现有技术中测点的有效性差，物理场的重构精度低的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供基于有限测点的物理场重构方法，方法包括：

4、在液体火箭发动机物理试车过程中，获取多源异构传感器采集的多源异构传感数据；

5、从所述多源异构传感数据中选取有限数量的测点对应的传感数据进行预处理，得到目标传感数据；所述预处理至少包括数据清洗、去噪和格式统一处理；

6、利用回归机器学习算法，结合试验台实际工况的仿真边界条件，构建基于有限测点的物理修正重构模型；

7、对试验台实际工况进行仿真分析，生成仿真物理场数据；所述仿真物理场数据为低保真度数据；

8、基于数据融合技术，建立所述目标传感数据、重构物理场对应的中保真度数据及所述仿真物理场数据之间的映射关系，并通过优化融合权重和融合策略，构建多保真度融合模型。

9、可选的，利用回归机器学习算法，结合试验台实际工况的仿真边界条件，构建基于有限测点的物理修正重构模型，具体包括：

10、利用kriging、径向基函数神经网络或多项式响应面，结合试验台实际工况的仿真边界条件，构建基于有限测点的物理修正重构模型；

11、基于所述物理修正重构模型获取有限测点下的重构物理场数据。

12、可选的，利用kriging方法，结合试验台实际工况的仿真边界条件，构建基于有限测点的物理修正重构模型，具体包括：

13、根据试验台的实际工况，确定仿真模型的边界条件；所述边界条件至少包括温度、压力以及流速；

14、使用kriging模型构建方法，根据已知测点数据计算预测值，确定数据之间的空间相关性；

15、通过迭代优化方法，不断调整kriging模型的参数，直至满足预设条件，得到目标kriging模型；

16、根据仿真模型与实际工况之间的差异，确定需要修正的物理参数；所述物理参数至少包括材料属性、几何结构以及边界条件；

17、采用训练完成的所述目标kriging模型，根据有限测点数据生成待修正参数的修正值；

18、将所述修正值应用到仿真模型中，重新构建物理修正重构模型。

19、可选的，所述基于数据融合技术，建立所述目标传感数据、重构物理场对应的中保真度数据及所述仿真物理场数据之间的映射关系，并通过优化融合权重和融合策略，构建多保真度融合模型，具体包括：

20、对所述目标传感数据、所述重构物理场数据以及所述仿真物理场数据进行统一网格数据对齐；

21、将对齐后的所述目标传感数据、所述重构物理场数据以及所述仿真物理场数据进行多保真度融合，结合数据融合技术，建立对齐后的所述目标传感数据、所述重构物理场数据以及所述仿真物理场数据之间的映射关系，形成多保真度融合模型。

22、可选的，通过优化融合权重和融合策略，构建多保真度融合模型之后，还包括：

23、建立反映多工况下重构系统位移误差的目标函数；

24、基于所述目标函数应用优化算法进行多保真度模型优化。

25、可选的，构建多保真度融合模型，具体包括：

26、构建液体火箭发动机的三维几何模型，进行有限元方仿真，构建物理场模型；

27、将液体火箭发动机物理试车采集的测点数据，作为有限元仿真的边界条件，计算不同工况下的仿真结果；

28、对不同工况下的仿真结果进行训练，构造多保真度物理场模型。

29、与现有技术相比，本发明提供的基于有限测点的物理场重构方法，通过在液体火箭发动机物理试车过程中，获取多源异构传感器采集的多源异构传感数据；从多源异构传感数据中选取有限数量的测点对应的传感数据进行预处理，得到目标传感数据；利用回归机器学习算法，结合试验台实际工况的仿真边界条件，构建基于有限测点的物理修正重构模型；对试验台实际工况进行仿真分析，生成仿真物理场数据；基于数据融合技术，建立目标传感数据、重构物理场对应的中保真度数据以及仿真物理场数据之间的映射关系，并通过优化融合权重和融合策略，构建多保真度融合模型。本发明对有限测点数据进行物理场重构，结合物理场仿真数据，利用多保真度融合方法，实现多保真度物理场重构，解决试验台空间不足、传感器布局受到限制等问题，提高物理场重构精度，为传感器模型物理场实时感知奠定基础。

30、第二方面，本发明提供基于有限测点的物理场重构装置，装置包括：

31、多源异构传感数据获取模块，用于在液体火箭发动机物理试车过程中，获取多源异构传感器采集的多源异构传感数据；

32、目标传感数据确定模块，用于从所述多源异构传感数据中选取有限数量的测点对应的传感数据进行预处理，得到目标传感数据；所述预处理至少包括数据清洗、去噪和格式统一处理；

33、物理修正重构模型构建模块，用于利用回归机器学习算法，结合试验台实际工况的仿真边界条件，构建基于有限测点的物理修正重构模型；

34、仿真物理场数据生成模块，用于对试验台实际工况进行仿真分析，生成仿真物理场数据；所述仿真物理场数据为低保真度数据；

35、多保真度融合模型构建模块，用于基于数据融合技术，建立所述目标传感数据、重构物理场对应的中保真度数据及所述仿真物理场数据之间的映射关系，并通过优化融合权重和融合策略，构建多保真度融合模型。

36、第三方面，本发明提供基于有限测点的物理场重构设备，设备包括：

37、存储器、处理器以及与处理器耦合的通信接口；所述存储器上存储有可由所述处理器运行的计算机程序；所述处理器运行所述计算机程序时，执行上述的基于有限测点的物理场重构方法。

38、第四方面，本发明提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现上述的基于有限测点的物理场重构方法。

39、第二方面提供的装置类方案、第三方面提供的设备类方案以及第四方面提供的计算机存储介质方案所实现的技术效果与第一方面提供的方法类方案相同，此处不再赘述。