[發明專利]基于最小路不交化的飛機非相似作動系統可靠性確認方法

有效

• 申請號: 201510522678.0
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN105204327B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 石健;李彤陽;王少萍;崔曉玉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 趙文利

1.基于最小路不交化的飛機非相似作動系統可靠性確認方法，所述的飛機非相似作動系統，包括4片副翼、2片升降舵和1片方向舵，每片副翼和升降舵均各由2個作動器驅動，方向舵由3個作動器驅動；其特征在于，可靠性確認方法的步驟如下：

步驟一：定義可靠性表達式的變量；

所述的可靠性表達式的變量，包括2個左外副翼作動器的可靠度，2個左內副翼作動器的可靠度，2個右外副翼作動器的可靠度，2個右內副翼作動器的可靠度，2個左升降舵作動器的可靠度，2個右升降舵作動器的可靠度，3個方向舵作動器的可靠度；4個能源節點的可靠度，3個主飛控計算機的可靠度，以及3個輔助飛控計算機的可靠度；

將可靠性表達式的變量按順序排列，保存在字符串矩陣ONE1中，字符串矩陣ONE1＝['S1 S2 S3 S4 P1 P2 P3 F1 F2 F3 LOA1 LOA2 LIA1 LIA2 RIA1 RIA2 ROA1 ROA2 LE1 LE2 RE1 RE2 R1 R2 R3']；

LOA1為第一左外副翼作動系統的可靠度；

LOA2為第二左外副翼作動系統的可靠度；

LIA1為第一左內副翼作動系統的可靠度；

LIA2為第二左內副翼作動系統的可靠度；

RIA1為第一右內副翼作動系統的可靠度；

RIA2為第二右內副翼作動系統的可靠度；

ROA1為第一右外副翼作動系統的可靠度；

ROA2為第二右外副翼作動系統的可靠度；

LE1為第一左升降舵作動系統的可靠度；

LE2為第二左升降舵作動系統的可靠度；

RE1為第一右升降舵作動系統的可靠度；

RE2為第二右升降舵作動系統可靠度；

R1為第一方向舵作動系統的可靠度；

R2為第二方向舵作動系統的可靠度；

R3為第三方向舵作動系統的可靠度；

S1為第一能源節點的可靠度；

S2為第二能源節點的可靠度；

S3為第三能源節點的可靠度；

S4為第四能源節點的可靠度；

P1為第一主飛控計算機的可靠度；

P2為第二主飛控計算機的可靠度；

P3為第三主飛控計算機的可靠度；

F1為第一輔助飛控計算機的可靠度；

F2為第二輔助飛控計算機的可靠度；

F3為第三輔助飛控計算機的可靠度；

步驟二：運用變量計算可靠性概率的多項表達式，并展開表達式做字符化處理；

可靠性概率的多項表達式如下：

ANSWER＝(LOA+LIA+RIA+ROA)*(LE+RE)*(R)

其中，ANSWER為邏輯運算結果；

其中，LOA表示2個左外副翼；LIA表示2個左內副翼；ROA表示2個右外副翼；RIA表示2個右內副翼；LE表示2個左升降舵；RE表示2個右升降舵；R表示1片方向舵；

將多項表達式展開為各項相加的展開式，表示為字符串形式arrayall；

步驟三：對字符化處理后的可靠性概率的多項表達式，進行分割提取后存入數組array1中；

遍歷字符串形式展開式arrayall，判斷字符串中所有“+”的位置，將第一個“+”之前的字符串，最后一個“+”之后的字符串，以及相鄰兩個“+”之間的字符串循環更新到數組array1中；

步驟四：根據字符串矩陣ONE1所含有元素的個數，構造對應列的全2矩陣ONE2；

步驟五：根據對比法則判斷數組array1中的元素，通過蘊含化簡得到最小路矩陣；

步驟501、根據字符串與矩陣的對比法則，對數組array1中的元素與字符串矩陣ONE1一一對比；數組array1中第一次存放的是字符串展開式arrayall第一個+之前的字符；

對比法則如下：將數組array1中的字符串與字符串矩陣ONE1進行字符串比對，如果字符串矩陣ONE1中含有數組array1中的元素，將字符串矩陣ONE1中對應元素的位置記錄，并將全2矩陣ONE2中與字符串矩陣ONE1相同的位置修改為1，得到由1和2組成的單行混合矩陣ONE；

步驟502、將單行混合矩陣ONE存入NUMBER矩陣中；NUMBER矩陣初始為空矩陣，第一行保存的是步驟501得到的單行混合矩陣ONE；

步驟503、繼續遍歷字符串形式展開式arrayall，按序選取下一個字符串保存到數組array1中，重新構造全2矩陣ONE，根據步驟501對比法則，將數組array1中的元素與字符串矩陣ONE1對比，結果更新到單行混合矩陣ONE，定義計數值numj＝0；

步驟504、依次對NUMBER矩陣中每一行元素進行如下處理：

將NUMBER矩陣中某行元素與單行混合矩陣ONE進行相減，并將結果保存在行矩陣NUMtemp中，根據NUMtemp中元素的正數和負數的個數，更新計數值numj；如果正數的個數等于0并且負數的個數大于0，用ONE中的數據替換NUMBER矩陣中該行的數據，更新numj自加1；

如果正數的個數等于0并且負數的個數等于0，更新numj自加1；

如果正數的個數大于0并且負數的個數等于0，更新numj自加1；

步驟505、將NUMBER矩陣中所有行進行步驟504后，判斷numj是否等于0，如果是，將單行混合矩陣ONE作為NUMBER矩陣中新的一行保存，進入步驟506；否則直接進入步驟506；

步驟506、返回步驟503，直至將arrayall中所有字符串判斷完畢；

步驟507、去除NUMBER矩陣中的重復行，得到最小路矩陣NUMBERuni；

步驟六：將最小路矩陣的元素按2的位置和數量對行重新排序，構造用于不交化算法的矩陣；

遍歷最小路矩陣NUMBERuni，統計每一行中所有2的項數，合并到最小路矩陣NUMBERuni最后一列，根據最后一列的數值，按從小到大順序重新對矩陣NUMBERuni中的行排序，如果某兩行的最后一列的數值一樣大，則順序比較兩行中對應列的數值，根據數值從小到大對行排序；最后去除矩陣NUMBERuni最后一列，得到與最小路矩陣NUMBERuni同大小的矩陣A；

步驟七：通過基于銳積運算的不交化算法，求出不交化矩陣；

步驟701、取矩陣A中的第一行為處理行，令矩陣A的行數計數值n＝1；依次與A矩陣中其余行進行不交化，將結果保存在不交化矩陣F中，矩陣F初始為空；

具體步驟為：

步驟701-1、將矩陣A中的第一行元素保存到矩陣C中，令矩陣C的行數計數值ci＝1；

步驟701-2、將矩陣A中第n+1行元素保存到矩陣Y中，設矩陣D為空矩陣；

步驟701-3、分別計算矩陣C的第ci行加上矩陣Y的值，以及矩陣Y減去矩陣C的第ci行的值，并保存結果在矩陣TEMP1和矩陣TEMP2中，設置矩陣E為空矩陣；

步驟701-4、遍歷矩陣TEMP1，尋找1的位置結果保存到變量one中，計算one的長度，保存到變量onel中；

步驟701-5、遍歷矩陣TEMP2，尋找小于0的項，將尋找到的位置結果保存到變量big中；計算big的長度，保存到變量bigl中；

步驟701-6、判斷onel是否大于0，如果是，將矩陣C的第ci行合并給矩陣E，將矩陣E合并到矩陣D，令計數值ci自增1，返回步驟701-3繼續處理矩陣C的第ci行，直至處理完矩陣C的所有行，將矩陣D賦值給矩陣C，令計數值n自增1，返回步驟701-2，直至A矩陣中的處理行與其余所有行，均進行不交化之后，進入步驟701-12；否則進入步驟701-7；

步驟701-7、判斷bigl是否為0，如果是，將矩陣E合并到矩陣D，令計數值ci自增1，返回步驟701-3繼續處理矩陣C的第ci行，直至處理完矩陣C的所有行，將矩陣D賦值給矩陣C，令計數值n自增1，返回步驟701-2，直至A矩陣中的處理行與其余所有行，均進行不交化之后，進入步驟701-12；否則，進入步驟701-8；

步驟701-8、遍歷矩陣C，將數值是2的項的位置保存在getX中，遍歷Y矩陣，將數值是1的項的位置信息保存在getY中，取getX和getY的交集保存在get中；

步驟701-9、計算get的長度保存在getl中進行處理；

如果getl得值大于0，首先處理get中的第一項，將矩陣C的值賦值給矩陣E，此時矩陣E為單行矩陣，將單行矩陣E第get(1)列的數值賦值為0；然后，依次對get(q)進行處理，q大于等于1，處理get(q)時，將矩陣E增加第q行，第q行的值先取為矩陣E第q-1行的值，之后將矩陣E第q行第get(q-1)列的位置的數值取為1，將矩陣E第q行第get(q)列的數值取為0；最后，進入步驟701-10；

否則，直接進入步驟701-10；

步驟701-10、將矩陣E合并到矩陣D，判斷是否處理完矩陣C的所有行，若否，令計數值ci自增1，返回步驟701-3繼續處理矩陣C的第ci行，若是直接進入步驟701-11；

步驟701-11、將矩陣D的數值賦值給矩陣C，令計數值n自增1，令ci＝1，返回步驟701-2繼續，直至A矩陣中的處理行與其余所有行均進行不交化之后，進入步驟701-12；

步驟701-12、將矩陣D的數據合并保存至矩陣F中，進入步驟702；

步驟702，從矩陣A第二行開始依次循環選取除最后一行外的剩余行作為處理行，將處理行保存到矩陣C中，重復步驟701-2至步驟701-12，依次與矩陣中該處理行行后的其余行進行不交化，將處理完的結果繼續合并保存在不交化矩陣F中；

步驟703、將最后一行添加到不交化矩陣F中；

步驟八：對不交化矩陣代入輸入參數，求解可靠性數值；

根據輸入參數，將每項的數值代入不交化矩陣F中，求出最終的飛機可靠性數值。

2.如權利要求1所述的基于最小路不交化的飛機非相似作動系統可靠性確認方法，其特征在于，所述的步驟二中，

LOA＝SLOA1*(PLOA1+FLOA1)*LOA1+SLOA2*(PLOA2+FLOA2)*LOA2；

LIA＝SLIA1*(PLIA1+FLIA1)*LIA1+SLIA2*(PLIA2+FLIA2)*LIA2；

RIA＝SRIA2*(PRIA2+FRIA2)*RIA2+SRIA1*(PRIA1+FRIA1)*RIA1；

ROA＝SROA2*(PROA2+FROA2)*ROA2+SROA1*(PROA1+FROA1)*ROA1；

LE＝SLE1*(PLE1+FLE1)*LE1+SLE2*(PLE2+FLE2)*LE2；

RE＝SRE1*(PRE1+FRE1)*RE1+SRE2*(PRE2+FRE2)*RE2；

R＝SR1*(PR1+FR1)*R1+SR2*(PR2+FR2)*R2+SR3*(PR3+FR3)*R3；

以上公式中，首字母為S的表達式取值為S1，S2，S3或S4；首字母為P的表達式取值為P1，P2或P3，首字母為F的表達式取值為F1，F2或F3。