[發明專利]一種基于粒子群算法的防滑剎車系統余度規劃方法

有效

• 申請號: 201710148499.4
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106971030B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 吳華偉;張遠進;聶金泉;景文倩;丁華鋒;孟凡凈
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/27
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

本發明公開了一種基于粒子群算法的防滑剎車系統余度規劃方法，包括如下步驟：(1)建立粒子群算法模型；(2)引入自適應慣性因子；(3)在D維空間隨機初始化各個粒子的位置和速度，并將自適應慣性因子帶入粒子群算法模型中以形成每個粒子速度和位置的更新公式：(4)按防滑剎車系統的可靠度和總價格設定制約條件；(5)根據步驟(3)中的更新公式獲取滿足制約條件的可靠度和總價格。本發明通過在粒子群算法中引入自適應慣性因子以對防滑剎車系統的各個部件進行余度規劃，其有利于在搜索過程中加快收斂速度和目標精度，其避免了搜索過程中錯失最優解的幾率，降低了計算資源的消耗、提高了搜索精度。

技術領域

本發明涉及飛機防滑剎車系統技術，尤其是涉及一種基于粒子群算法的防滑剎車系統余度規劃方法。

背景技術

防滑剎車系統是飛機著陸系統的重要組成部分，在飛機中止起飛、著陸剎車過程中都起著至關重要的作用。飛機著陸與起飛階段的安全是由防滑剎車系統來保障，同時它也影響飛機的跑道適應及持續作業能力。對于飛機防滑剎車系統，提升系統的可靠性的主要手段之一就是進行冗余設計。然后在冗余設計的過程中需要考慮在指定元件數量(價格、體積、功耗)的限制條件下如何配置冗余元件使系統的可靠性達到極大，或在達到要求的可靠性指標條件下使用資源最小。如何實現合理的冗余設計，是飛機防滑剎車系統設計過程中的關鍵問題。目前還未有專家學者對此問題展開研究，提出適用于防滑剎車系統的余度規劃方法。

冗余設計的近似解法有拉格朗日乘子法、極大值原理法等諸多方法。這些方法都計算量大，而且只能給出實數最優解，而冗余元件的數目只能取整數。此外，還有一些直接尋查法，但它不能保證達到最優解。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提出一種基于粒子群算法的防滑剎車系統余度規劃方法，解決現有技術中余度規劃的計算量大、計算精度低的技術問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種基于粒子群算法的防滑剎車系統余度規劃方法，包括如下步驟：

(1)按如下公式建立粒子群算法模型；

其中，i＝1，2，…，n；d＝1，2，…，D，D為維度空間；為第i個粒子在d維空間的飛翔速度；為第i個粒子在d維空間的最優位置；為第第i個粒子在d維空間的位置；為全局最優位置；ω為慣性因子；c₁和c₂為加速常數；r₁和r₂是[0，1]范圍內變換的隨機數；α為約束因子；

(2)引入自適應慣性因子，所述自適應慣性因子的公式為：

ω_i＝(ω_initial-ω_final)i^m+ω_final (3)

其中，ω_i為自適應慣性因子，ω_initial為初始的慣性因子；ω_final稱為最終的慣性因子；G為最大迭代次數；m是[0.6，1.4]范圍內變換的隨機數；

(3)在D維空間隨機初始化各個粒子的位置和速度，并將自適應慣性因子帶入公式(1)形成每個粒子速度和位置的更新將公式：

(4)按防滑剎車系統的可靠度和總價格設定制約條件；

(5)根據步驟(3)中的更新公式獲取滿足制約條件的可靠度和總價格。

優選的，所述步驟(4)中防滑剎車系統的可靠度的計算公式為：