基于动态数据库的飞机用电负载分配方法与流程
本发明属于飞机配电系统的负载管理技术领域，具体涉及一种基于动态数据库的飞机用电负载分配方法。
背景技术：
现有飞机配电系统的负载管理技术研究状况如下：
(1)目前，国外一些技术发达的国家，如美国、英国、法国等，在航空航天领域己普遍使用了先进的分布式配电和负载自动管理技术,以波音公司b777和b787飞机为例，均已经提出了相应的电气负载管理系统，以对负载进行相应的控制。但对于相应飞机配电系统的研究中，还处在对于负载优先级确定的工作中。
(2)目前，我国在这方面的研究仅处于起步阶段，我国的各类型战机上还没有应用这一先进技术。国内西北工业大学、南京航空航天大学等院校在飞机负载自动管理软件设计方面，研究公开了基本的实现负载自动管理的框架；但国内当前的负载自动管理更多地将研究的关注点放在了对不同飞行阶段内负载管理方程的解算上，以创建数据量极大的负载管理数据库；使得存储的数据极大增多的同时，也加大了使用者的工作量。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，其方法步骤简单，实现方便，优化了系统的规模，提升了系统的运行效率，既能够保证负载自动管理的效果，又能够保证数据存储的速度，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、设备连接：将用于进行飞机用电负载分配的计算机与飞机飞行管理系统和飞机固态功率控制器连接；所述计算机中存储有飞机飞行阶段与任务数据库、飞机负载优先级数据库和飞机负载控制方程数据库；所述飞机飞行阶段与任务数据库中存储了飞机不同飞行任务对应的全部负载的总功率限额，所述飞机负载优先级数据库中存储了全部负载和负载在不同飞行任务下的优先级要求，所述飞机负载控制方程数据库中存储了供电请求方程和负载控制方程；
步骤二、数据采集：计算机采集飞机飞行管理系统中的飞行任务数据和飞机固态功率控制器中各个负载的实时电压值和实时电流值；
步骤三、数据分析处理，动态刷新数据库，进行飞机用电负载分配，实现飞机供电系统的稳定运行；具体过程为：
步骤301、计算机将其采集到的飞行任务数据与飞机飞行阶段与任务数据库相比对，确定出飞机当前的飞行任务和对应的全部负载的总功率限额；并将飞机当前的飞行任务值与全部负载的总功率限额输出保存在数组内；
步骤302、计算机根据其采集到的各个负载的实时电压值和实时电流值计算得到各个负载的实时功率值，求和得到全部负载的实时总功率；并将全部负载的实时总功率与保存在数组内的总功率限额相比较，当实时总功率小于总功率限额时，执行步骤303；当实时总功率大于总功率限额时，执行步骤304；
步骤303、计算机调动高优先级刷新飞机负载控制方程数据库中负载控制方程优先级单元格参数，得到负载的加载信号输出给飞机固态功率控制器，实现飞机供电系统的稳定运行；
步骤304、计算机调动低优先级刷新飞机负载控制方程数据库中负载控制方程优先级单元格参数，得到负载的卸载信号输出给飞机固态功率控制器，实现飞机供电系统的稳定运行。
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，步骤一中所述计算机通过以太网与飞机飞行管理系统和飞机固态功率控制器连接。
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，步骤一中所述计算机存储飞机飞行阶段与任务数据库、飞机负载优先级数据库和飞机负载控制方程数据库时，采用excel软件。
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，所述供电请求方程为ⅰ类电源请求方程、ⅱ类电源请求方程和ⅲ类电源请求方程，所述ⅰ类电源请求方程的表达式为：z1＝r1，其中，r1为某飞行任务方式下，电气负载供电请求信号，r1＝0表示禁止给电气负载供电，r1＝1表示允许给电气负载供电；所述ⅱ类电源请求方程的表达式为：z2＝r2·f2(a1，a2，…，an)，其中，n为大于等于1的自然数，r2为某飞行任务方式下，电气负载供电请求信号，r2＝0表示禁止给电气负载供电，r2＝1表示允许给电气负载供电；ai为状态逻辑信号，ai＝0表示信号无效或条件不成立，ai＝1表示信号有效或条件成立；f2(·)是由ai组成的逻辑运算表达式；i的取值为1～n的自然数；所述ⅲ类电源请求方程的表达式为：z3＝f3(a1，a2，…，ak)，其中，k为大于等于1的自然数，aj为为状态逻辑信号，aj＝0表示信号无效或条件不成立，aj＝1表示信号有效或条件成立；i的取值为1～k的自然数。
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，所述负载控制方程为：
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，步骤301中所述计算机将其采集到的飞行任务数据与飞机飞行阶段与任务数据库相比对，确定出飞机当前的飞行任务和对应的全部负载的总功率限额的具体过程为：所述计算机设定i为循环变量，将数据i进行遍历，当第i个数据与当前计算机采集到的飞行任务数据一致时，确定出飞机当前的飞行任务和对应的全部负载的总功率限额；其中，进行遍历时i的遍历上限不大于飞机飞行阶段与任务数据库内存储的飞机飞行任务总数。
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，所述飞机负载优先级数据库中存储的负载在不同飞行任务下的优先级，存在同一优先级有多个负载的情况，当同一优先级有多个负载时，将多个负载的启动瞬间冲击电流参数存入飞机负载优先级数据库中，并将多个负载按照启动瞬间冲击电流参数从小到大的顺序进行排列。
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，步骤303中所述计算机调动高优先级刷新飞机负载控制方程数据库中负载控制方程优先级单元格参数，得到负载的加载信号输出给飞机固态功率控制器，实现飞机供电系统的稳定运行的具体过程为：
步骤3031、计算机调用飞机负载优先级数据库内的供电优先级矩阵，将供电优先级高的负载标识依次保存在数组内，每保存一个数据，就对飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程进行解算，将解算数据保存在新的单元格内，以现有单元格内数据对飞机负载控制方程数据库中存储的负载控制方程进行解算，得到当前优先级内负载的加载信号输出给飞机固态功率控制器；
步骤3032、计算机采集飞机固态功率控制器中各个负载的实时电压值和实时电流值，根据其采集到的各个负载的实时电压值和实时电流值计算得到各个负载的实时功率值，求和得到全部负载的实时总功率；再将全部负载的实时总功率与总功率限额相比较，当实时总功率继续小于总功率限额时，调用飞机负载优先级数据库内的供电优先级矩阵，将供电优先级高的负载标识依次保存在数组内，每保存一个数据，就对飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程进行解算，并将解算数据保存在与步骤3031相同的单元格内，刷新原有数据，再以现有单元格内数据对飞机负载控制方程数据库中存储的负载控制方程进行解算，得到当前优先级内负载的加载信号输出给飞机固态功率控制器；当实时总功率大于总功率限额时，执行步骤304。
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，步骤304中所述计算机调动低优先级刷新飞机负载控制方程数据库中负载控制方程优先级单元格参数，得到负载的卸载信号输出给飞机固态功率控制器，实现飞机供电系统的稳定运行的具体过程为：
步骤3041、计算机调用飞机负载优先级数据库内的供电优先级矩阵，将供电优先级低的负载标识依次保存在数组内，每保存一个数据，就对飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程进行解算，将解算数据保存在新的单元格内，以现有单元格内数据对飞机负载控制方程数据库中存储的负载控制方程进行解算，得到当前优先级内负载的卸载信号输出给飞机固态功率控制器；
步骤3042、计算机采集飞机固态功率控制器中各个负载的实时电压值和实时电流值，根据其采集到的各个负载的实时电压值和实时电流值计算得到各个负载的实时功率值，求和得到全部负载的实时总功率；再将全部负载的实时总功率与总功率限额相比较，当实时总功率继续大于总功率限额时，调用飞机负载优先级数据库内的供电优先级矩阵，将供电优先级低的负载标识依次保存在数组内，每保存一个数据，就对飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程进行解算，并将解算数据保存在与步骤3041相同的单元格内，刷新原有数据，再以现有单元格内数据对飞机负载控制方程数据库中存储的负载控制方程进行解算，得到当前优先级内负载的卸载信号输出给飞机固态功率控制器；当实时总功率小于总功率限额时，执行步骤303。
上述的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，所述飞机飞行阶段与任务数据库中存储的飞机不同飞行任务对应的全部负载的总功率限额包括总功率上限值和总功率下限值，步骤302中所述将全部负载的实时总功率与总功率限额相比较，是将全部负载的实时总功率与总功率上限值和功率下限值相比较；步骤302中所述当实时总功率小于总功率限额时，是当实时总功率小于总功率下限值时；步骤302中所述当实时总功率大于总功率限额时，是当实时总功率大于总功率上限值时。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的方法步骤简单，实现方便。
2、本发明通过动态刷新数据库的形式进行飞机用电负载分配，使得计算机需要存储的数据大大减少，优化了系统的规模，提升了系统的运行效率，降低了系统运行对硬件平台的要求，既能够保证负载自动管理的效果，又能够保证数据存储的速度，能够解决现有技术存在的数据库存储数据量较大的问题，还能够实现与传统的数据处理相同的效果。
3、本发明能够按照不同的飞行任务和不同的飞行阶段，对飞机多个用电负载的优先级不断修正并准确描述。
4、本发明的实用性强，推广使用后能够使飞机在可靠性、生存能力、可维护性和灵活性等方面均有很大改善，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本发明方法步骤简单，实现方便，优化了系统的规模，提升了系统的运行效率，既能够保证负载自动管理的效果，又能够保证数据存储的速度，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图；
图2是本发明动态数据库在excel软件内实现的示意图；
图3为本发明数据分析处理动态刷新数据库实现飞机供电系统的稳定运行的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的基于动态数据库的飞机用电负载分配方法，包括以下步骤：
步骤一、设备连接：将用于进行飞机用电负载分配的计算机与飞机飞行管理系统和飞机固态功率控制器连接；所述计算机中存储有飞机飞行阶段与任务数据库、飞机负载优先级数据库和飞机负载控制方程数据库；所述飞机飞行阶段与任务数据库中存储了飞机不同飞行任务对应的全部负载的总功率限额，所述飞机负载优先级数据库中存储了全部负载和负载在不同飞行任务下的优先级要求，所述飞机负载控制方程数据库中存储了供电请求方程和负载控制方程；
飞机飞行阶段与任务数据库、飞机负载优先级数据库和飞机负载控制方程数据库为进行飞机用电负载分配所需要的稳态参数数据库，所述飞机飞行阶段与任务数据库用于确定飞机当前的飞行任务，作为飞机负载自动加载或卸载的前提控制条件，通过库内同时保存的各个负载的功率限额，以确定当前处于待启动状态的负载作为允许并入飞机电网的条件；所述飞机负载优先级数据库中存储的全部负载和负载在不同飞行任务下的优先级要求，用以确定所需要加载与卸载的具体负载；所述飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程和负载控制方程，用以完成解算得到最终的负载控制结果输出。
本发明中负载优先级是根据飞机所处不同飞行阶段来确定的，由于飞机在不同飞行阶段，对同一负载的供电需求不同，因此，各个负载优先级在飞机的不同飞行阶段会发生变化，在介绍负载优先级划分之前，请允许先介绍一下飞机负载类型和各个类型负载对于飞机的作用：
飞机上的多电系统可以划分为飞行关键负载、任务关键负载和一般负载，飞行关键负载是指为保证飞机飞行安全所必需的用电设备；任务关键负载是指为完成特定的飞行任务所需的用电设备；一般负载是指除去飞行关键负载和任务关键负载之外的其他用电设备，例如：照明设备。在一般情况下，三种类型负载的重要程度依次降低。即，当飞机供电系统正常时，飞机全部负载都能正常供电；电源系统发生故障无法保证正常供电时，卸载一般负载，尽量保证任务关键负载和飞行关键负载的供电；当主电源全部失效时，卸载一般负载和任务关键负载，由应急电源向飞行关键负载供电。
而民用飞机的飞行阶段又可划分为地面、滑行、起飞、爬行、巡航、下降、进场、着陆、滑跑和应急返航。因此，对负载进行优先级划分，需根据其所处的飞行阶段和飞行任务进行动态划分。
在每一飞行阶段下，飞机可能会执行不同的任务，比如飞机在降落过程中，在该过程内，需要飞机打开起落架，因此在此阶段起落架系统具有较高的优先级，而室内照明系统之类的优先级较低。
表1是飞机负载在不同飞行阶段的优先级设置(重要＝1，不重要＝0)
步骤二、数据采集：计算机采集飞机飞行管理系统中的飞行任务数据和飞机固态功率控制器中各个负载的实时电压值和实时电流值；
步骤三、数据分析处理，动态刷新数据库，进行飞机用电负载分配，实现飞机供电系统的稳定运行；如图3所示，具体过程为：
步骤301、计算机将其采集到的飞行任务数据与飞机飞行阶段与任务数据库相比对，确定出飞机当前的飞行任务和对应的全部负载的总功率限额；并将飞机当前的飞行任务值与全部负载的总功率限额输出保存在数组内；
步骤302、计算机根据其采集到的各个负载的实时电压值和实时电流值计算得到各个负载的实时功率值，求和得到全部负载的实时总功率；并将全部负载的实时总功率与保存在数组内的总功率限额相比较，当实时总功率小于总功率限额时，执行步骤303；当实时总功率大于总功率限额时，执行步骤304；
步骤303、计算机调动高优先级刷新飞机负载控制方程数据库中负载控制方程优先级单元格参数，得到负载的加载信号输出给飞机固态功率控制器，实现飞机供电系统的稳定运行；
步骤304、计算机调动低优先级刷新飞机负载控制方程数据库中负载控制方程优先级单元格参数，得到负载的卸载信号输出给飞机固态功率控制器，实现飞机供电系统的稳定运行。
本实施例中，步骤一中所述计算机通过以太网与飞机飞行管理系统和飞机固态功率控制器连接。
本实施例中，步骤一中所述计算机存储飞机飞行阶段与任务数据库、飞机负载优先级数据库和飞机负载控制方程数据库时，采用excel软件。本发明动态数据库在excel软件内实现的示意图如图2所示。
excel软件作为微软公司开发的软件，具有全面的数据处理能力，因此选定excel软件作为动态数据库软件设定负载管理中的交互界面十分有效。
本实施例中，所述供电请求方程为ⅰ类电源请求方程、ⅱ类电源请求方程和ⅲ类电源请求方程，所述ⅰ类电源请求方程的表达式为：z1＝r1，其中，r1为某飞行任务方式下，电气负载供电请求信号，r1＝0表示禁止给电气负载供电，r1＝1表示允许给电气负载供电；所述ⅱ类电源请求方程的表达式为：z2＝r2·f2(a1，a2，…，an)，其中，n为大于等于1的自然数，r2为某飞行任务方式下，电气负载供电请求信号，r2＝0表示禁止给电气负载供电，r2＝1表示允许给电气负载供电；ai为状态逻辑信号，ai＝0表示信号无效或条件不成立，ai＝1表示信号有效或条件成立；f2(·)是由ai组成的逻辑运算表达式；i的取值为1～n的自然数；z2的解不仅与r2有关，还取决于其它状态逻辑信号ai；所述ⅲ类电源请求方程的表达式为：z3＝f3(a1，a2，…，ak)，其中，k为大于等于1的自然数，aj为为状态逻辑信号，aj＝0表示信号无效或条件不成立，aj＝1表示信号有效或条件成立；i的取值为1～k的自然数。z3的解仅取决于其它状态逻辑信号aj。
本实施例中，所述负载控制方程为：
本实施例中，步骤301中所述计算机将其采集到的飞行任务数据与飞机飞行阶段与任务数据库相比对，确定出飞机当前的飞行任务和对应的全部负载的总功率限额的具体过程为：所述计算机设定i为循环变量，将数据i进行遍历，当第i个数据与当前计算机采集到的飞行任务数据一致时，确定出飞机当前的飞行任务和对应的全部负载的总功率限额；其中，进行遍历时i的遍历上限不大于飞机飞行阶段与任务数据库内存储的飞机飞行任务总数。
本实施例中，所述飞机负载优先级数据库中存储的负载在不同飞行任务下的优先级，存在同一优先级有多个负载的情况，当同一优先级有多个负载时，将多个负载的启动瞬间冲击电流参数存入飞机负载优先级数据库中，并将多个负载按照启动瞬间冲击电流参数从小到大的顺序进行排列。
本实施例中，步骤303中所述计算机调动高优先级刷新飞机负载控制方程数据库中负载控制方程优先级单元格参数，得到负载的加载信号输出给飞机固态功率控制器，实现飞机供电系统的稳定运行的具体过程为：
步骤3031、计算机调用飞机负载优先级数据库内的供电优先级矩阵，将供电优先级高的负载标识依次保存在数组内，每保存一个数据，就对飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程进行解算，将解算数据保存在新的单元格内，以现有单元格内数据对飞机负载控制方程数据库中存储的负载控制方程进行解算，得到当前优先级内负载的加载信号输出给飞机固态功率控制器；
步骤3032、计算机采集飞机固态功率控制器中各个负载的实时电压值和实时电流值，根据其采集到的各个负载的实时电压值和实时电流值计算得到各个负载的实时功率值，求和得到全部负载的实时总功率；再将全部负载的实时总功率与总功率限额相比较，当实时总功率继续小于总功率限额时，调用飞机负载优先级数据库内的供电优先级矩阵，将供电优先级高的负载标识依次保存在数组内，每保存一个数据，就对飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程进行解算，并将解算数据保存在与步骤3031相同的单元格内，刷新原有数据，再以现有单元格内数据对飞机负载控制方程数据库中存储的负载控制方程进行解算，得到当前优先级内负载的加载信号输出给飞机固态功率控制器；当实时总功率大于总功率限额时，执行步骤304。
具体实施时，对于同一优先级内的多个负载，借用飞机负载优先级数据库可配置的便利，由使用者添加同一优先级内的多个负载的启动瞬间冲击电流参数，并将多个负载按照启动瞬间冲击电流参数从小到大的顺序进行排列，依次加载同一优先级中的多个负载，不仅能够加速飞机供电系统稳定运行，还能够有效避免大启动瞬间冲击电流带来的干扰。
本实施例中，步骤304中所述计算机调动低优先级刷新飞机负载控制方程数据库中负载控制方程优先级单元格参数，得到负载的卸载信号输出给飞机固态功率控制器，实现飞机供电系统的稳定运行的具体过程为：
步骤3041、计算机调用飞机负载优先级数据库内的供电优先级矩阵，将供电优先级低的负载标识依次保存在数组内，每保存一个数据，就对飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程进行解算，将解算数据保存在新的单元格内，以现有单元格内数据对飞机负载控制方程数据库中存储的负载控制方程进行解算，得到当前优先级内负载的卸载信号输出给飞机固态功率控制器；
步骤3042、计算机采集飞机固态功率控制器中各个负载的实时电压值和实时电流值，根据其采集到的各个负载的实时电压值和实时电流值计算得到各个负载的实时功率值，求和得到全部负载的实时总功率；再将全部负载的实时总功率与总功率限额相比较，当实时总功率继续大于总功率限额时，调用飞机负载优先级数据库内的供电优先级矩阵，将供电优先级低的负载标识依次保存在数组内，每保存一个数据，就对飞机负载控制方程数据库中存储的供电请求方程进行解算，并将解算数据保存在与步骤3041相同的单元格内，刷新原有数据，再以现有单元格内数据对飞机负载控制方程数据库中存储的负载控制方程进行解算，得到当前优先级内负载的卸载信号输出给飞机固态功率控制器；当实时总功率小于总功率限额时，执行步骤303。
具体实施时，对于同一优先级内的多个负载，借用飞机负载优先级数据库可配置的便利，由使用者添加同一优先级内的多个负载的启动瞬间冲击电流参数，并将多个负载按照启动瞬间冲击电流参数从小到大的顺序进行排列，依次卸载同一优先级中的多个负载。
本实施例中，所述飞机飞行阶段与任务数据库中存储的飞机不同飞行任务对应的全部负载的总功率限额包括总功率上限值和总功率下限值，步骤302中所述将全部负载的实时总功率与总功率限额相比较，是将全部负载的实时总功率与总功率上限值和功率下限值相比较；步骤302中所述当实时总功率小于总功率限额时，是当实时总功率小于总功率下限值时；步骤302中所述当实时总功率大于总功率限额时，是当实时总功率大于总功率上限值时。这样是为实时总功率设定了功率裕度，当实时总功率达到裕度范围内时，就实现了飞机供电系统的稳定运行，能够更好地满足使用需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
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