[發(fā)明專利]一種飛機(jī)系統(tǒng)安全性需求最優(yōu)分配方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110532042.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN113515809A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸中;荘露;吳雨婷;韓冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/27;G06N3/00;G06F111/04;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 南京新眾合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32534
• 代理人: 彭雄

1.一種飛機(jī)系統(tǒng)安全性需求最優(yōu)分配方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1).根據(jù)功能危害性評(píng)估確定系統(tǒng)頂層安全性需求，系統(tǒng)頂層安全性需求包括頂層功能的研制保證等級(jí)及頂層失效狀態(tài)的概率需求；

(2).由故障樹分析得到導(dǎo)致系統(tǒng)頂層FC的設(shè)備/功能的故障或故障組合，即功能失效集；利用關(guān)系矩陣X描述I/F相對(duì)于FFS的隸屬關(guān)系，利用關(guān)系矩陣Y描述FFS相對(duì)于FC的隸屬關(guān)系；

(3).利用矩陣Y建立的FFS相對(duì)于FC的隸屬關(guān)系，將由系統(tǒng)頂層FC類別確定的頂層FC的DAL值分配給各FFS，再利用矩陣X建立的I/F相對(duì)于FFS的隸屬關(guān)系，將DAL分配原則轉(zhuǎn)化為安全性分配的約束條件；

(4).利用矩陣Y建立的FFS相對(duì)于FC的隸屬關(guān)系和矩陣X建立的I/F相對(duì)于FFS的隸屬關(guān)系，建立系統(tǒng)頂層FC發(fā)生概率與底層I/F失效概率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將系統(tǒng)頂層FC概率需求轉(zhuǎn)為安全性分配的約束條件；

(5).以I/F的DAL和失效概率為決策變量，以系統(tǒng)研制成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，以DAL分配原則和頂層FC概率需求為約束，構(gòu)建飛機(jī)系統(tǒng)安全性需求最優(yōu)分配模型；

(6).利用粒子群算法對(duì)上述優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到I/F的DAL和失效概率的最優(yōu)解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)系統(tǒng)安全性需求最優(yōu)分配方法，其特征在于，所述關(guān)系矩陣X表示為式Ⅰ如下：

其中，若第i個(gè)I/F屬于第j個(gè)FFS，則x_ij＝1，否則x_ij＝0；n為系統(tǒng)中的I/F個(gè)數(shù)；m為FFS的總個(gè)數(shù)，F(xiàn)FS源于故障樹分析，故障樹分析的頂事件，即系統(tǒng)頂層FC來(lái)源于FHA；

所述關(guān)系矩陣Y表示為式Ⅱ如下：

其中，若第j個(gè)FFS屬于第k個(gè)FC，則y_jk＝1，否則y_jk＝0；l為頂層FC的個(gè)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)系統(tǒng)安全性需求最優(yōu)分配方法，其特征在于，步驟(3)所述的DAL分配原則轉(zhuǎn)化為安全性分配約束條件的過(guò)程如下：

(1)令表示由第k個(gè)頂層FC確定的DAL值，第j個(gè)FFS對(duì)應(yīng)的DAL值應(yīng)當(dāng)是其隸屬的所有故障樹頂層FC確定的DAL值的最大值，表示為式Ⅲ即：

(2)將SAE ARP4754A中的DAL分配原則轉(zhuǎn)化為對(duì)每一個(gè)I/F的DAL的約束，令表述第i個(gè)I/F的DAL值，則該約束表述為式Ⅳ如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)系統(tǒng)安全性需求最優(yōu)分配方法，其特征在于，步驟(4)所述的將系統(tǒng)頂層FC概率需求轉(zhuǎn)為安全性分配的約束條件的過(guò)程如下：

(1)對(duì)于每一FC根據(jù)關(guān)系矩陣Y確定屬于該FC的FFS，以第k個(gè)FC為例，若y_jk＝1則將關(guān)系矩陣X的第j行保留，否則將該行刪除，從而得的新的一階關(guān)系矩陣X′＝[x′_ij]，該矩陣的行數(shù)為隸屬于該FC的所有FFS的數(shù)量，可表示式Ⅴ為：

(2)求每一FC的實(shí)際發(fā)生概率，可表示為式Ⅵ如下：

式Ⅵ中第二個(gè)等號(hào)后第一項(xiàng)計(jì)算方法如下式Ⅶ：

式中，表示第i個(gè)I/F的失效概率是其對(duì)應(yīng)的DAL值的函數(shù)。

(3)式Ⅵ中第二個(gè)等號(hào)后第二項(xiàng)計(jì)算方法如下，將一階關(guān)系矩陣X′中的不相同的兩行各對(duì)應(yīng)元素相加，得到二階關(guān)系矩陣X″＝[x″_ij]，該矩陣的行數(shù)可表示為則有式Ⅷ為：

式中，同理可得到式Ⅵ第二個(gè)等號(hào)后每一項(xiàng)的計(jì)算方法，從而求得其值為的函數(shù)，因此可表為

(4)令(同樣無(wú)需考慮“輕微的”和“無(wú)安全影響的”FC)表示第k個(gè)頂層FC的概率需求，則頂層FC概率需求的約束可表示為式Ⅸ如下：