一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法
【技术领域】
[0001]本发明属于系统工程技术领域，涉及一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法。
【背景技术】
[0002]随着现代商用客机越来越大型化发展，飞机作动系统的可靠性要求也越来越高。为了提高作动系统的可靠性，国外先进飞机设计公司开始采用新型分布式非相似冗余混合作动系统新体系。
[0003]非相似冗余混合作动系统(HAS)，由功率电传作动系统和传统的阀控液压伺服作动系统组成，兼具了传统阀控液压伺服作动系统的快速、大功率和功率电传作动系统高效率、高可靠性的优点，将会是未来大型飞机作动系统的发展趋势。
[0004]但是，对于大型飞机非相似冗余混合作动系统来说，其机械、电液动力及控制相互约束，相互配合，构成复杂交联系统，目前关于这类复杂交联系统的可靠性分析和计算方法方法尚不明确，我国在大型飞机可靠性设计、建模和分析工作中，也缺乏必要的计算机算法，制约了民机可靠性、安全性设计及体系结构优化。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决上述问题，提出了一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，大型飞机非相似冗余混合作动系统的构成，包括4片副翼、2片升降舵和I片方向舵，每片副翼和升降舵均各由2个作动器驱动，以及方向舵由3个作动器驱动；
[0006]可靠性确认方法的步骤如下:
[0007]步骤一:定义可靠性表达式的变量；
[0008]可靠性表达式的变量，包括2个左外副翼作动器的可靠度，2个左内副翼作动器的可靠度，2个右外副翼作动器的可靠度，2个右内副翼作动器的可靠度，2个左升降舵作动器的可靠度，2个右升降舵作动器的可靠度，3个方向舵作动器的可靠度；4个能源节点的可靠度，3个主飞控计算机的可靠度，以及3个辅助飞控计算机的可靠度；
[0009]LOAl为第一左外副翼作动系统的可靠度；
[0010]L0A2为第二左外副翼作动系统的可靠度；
[0011]LIAl为第一左内副翼作动系统的可靠度；
[0012]LIA2为第二左内副翼作动系统的可靠度；
[0013]RIAl为第一右内副翼作动系统的可靠度；
[0014]RIA2为第二右内副翼作动系统的可靠度；
[0015]ROAl为第一右外副翼作动系统的可靠度；
[0016]R0A2为第二右外副翼作动系统的可靠度；
[0017]LEl为第一左升降舵作动系统的可靠度；
[0018]LE2为第二左升降舵作动系统的可靠度；
[0019]REl为第一右升降舵作动系统的可靠度；
[0020]RE2为第二右升降舵作动系统可靠度；
[0021]Rl为第一方向舵作动系统的可靠度；
[0022]R2为第二方向舵作动系统的可靠度；
[0023]R3为第三方向舵作动系统的可靠度；
[0024]SI为第一能源节点的可靠度；
[0025]S2为第二能源节点的可靠度；
[0026]S3为第三能源节点的可靠度；
[0027]S4为第四能源节点的可靠度；
[0028]Pl为第一主飞控计算机的可靠度；
[0029]P2为第二主飞控计算机的可靠度；
[0030]P3为第三主飞控计算机的可靠度；
[0031]Fl为第一辅助飞控计算机的可靠度；
[0032]F2为第二辅助飞控计算机的可靠度；
[0033]F3为第三辅助飞控计算机的可靠度。
[0034]将可靠性表达式的变量按顺序排列，保存在字符串矩阵ONEl中，即字符串矩阵ONEl =[’ SI S2 S3 S4 Pl P2 P3 Fl F2 F3 LOAl L0A2 LIAl LIA2 RIAl RIA2 ROAl R0A2LEl LE2 REl RE2 Rl R2 R3’]。
[0035]步骤二:运用变量计算可靠性概率的多项表达式，并展开表达式做字符化处理；
[0036]可靠性概率的多项表达式如下:
[0037]ANSWER = (L0A+LIA+RIA+R0A)*(LE+RE)* (R)
[0038]其中，ANSWER为逻辑运算结果；
[0039]其中，LOA表示2个左外副翼；LIA表示2个左内副翼；R0A表示2个右外副翼；RIA表示2个右内副翼；LE表示2个左升降舵；RE表示2个右升降舵；R表示I片方向舵。
[0040]LOA = SLOAI* (PL0A1+FL0A1)*L0A1+SL0A2* (PL0A2+FL0A2)礼0A2 ；
[0041 ]LIA = SLIA1*(PLIA1+FLIA1)*LIA1+SLIA2*(PLIA2+FLIA2)*LIA2 ；
[0042]RIA = SRIA2*(PRIA2+FRIA2)*RIA2+SRIA1*(PRIA1+FRIA1)*RIA1 ；
[0043]ROA = SR0A2*(PR0A2+FR0A2)*R0A2+SR0A1*(PROAI+FROAI)*R0A1 ；
[0044]LE = SLEI* (PLE1+FLE1)*LE1+SLE2*(PLE2+FLE2)*LE2 ；
[0045]RE = SREI*(PRE1+FRE1)*RE1+SRE2*(PRE2+FRE2)*RE2 ；
[0046]R = SRI*(PR1+FR1)*R1+SR2*(PR2+FR2)*R2+SR3*(PR3+FR3)*R3 ；
[0047]以上公式中，首字母为S的表达式取值可能为SI，S2，S3或S4 ;首字母为P的表达式取值可能为Pl，P2或P3，首字母为F的表达式取值可能为Fl，F2或F3 ;
[0048]将多项表达式展开为各项相加的展开式ANSWERexpand，用字符串形式表示为arrayallο
[0049]步骤三:对字符化处理后的可靠性概率的多项表达式，进行分割提取后存入数组arrayI中；
[0050]遍历字符串形式展开式arrayall，判断字符串中所有“ + ”的位置，将第一个“ + ”之前的字符串，最后一个“ + ”之后的字符串，以及两个相邻“ + ”之间的字符串循环更新到数组arrayI 中 0
[0051]步骤四:根据字符串矩阵ONEl所含有元素的个数，构造对应列的全2矩阵0NE2 ;
[0052]步骤五:根据对比法则判断数组arrayl中的元素，通过蕴含化简得到最小路矩阵；
[0053]步骤501、根据字符串与矩阵的对比法则，对数组arrayl中的元素与字符串矩阵
ONEl--对比；数组arrayl中第一次存放的是字符串展开式arrayall第一个+之前的字符;
[0054]对比法则如下:将array I数组中的字符串与字符串矩阵ONE I进行字符串比对，如果字符串矩阵ONEl中含有arrayl数组中的元素，将字符串矩阵ONEl中对应元素的位置记录，并将全2矩阵0NE2中与字符串矩阵ONEl相同的位置修改为1，全2矩阵0NE2中其余元素不变，得到由I和2组成的单行混合矩阵ONE ;
[0055]步骤502、将单行混合矩阵ONE存入NUMBER矩阵中！NUMBER矩阵初始为空矩阵，第一行保存的是步骤501得到的单行混合矩阵ONE ;
[0056]NUMBER矩阵为空矩阵，第一行保存的是分割提取的第一个字符串利用对比法则得到的数据；
[0057]步骤503、继续遍历字符串形式展开式arrayall，按序选取下一个字符串保存到数组arrayl中，重新构造全2矩阵0ΝΕ，根据对比法则，将数组arrayl中的元素与字符串矩阵ONEl对比，结果更新到单行混合矩阵0ΝΕ，定义计数值numj = O ；
[0058]步骤504、依次对NUMBER矩阵中每一行元素进行如下处理:
[0059]将NUMBER矩阵中某行元素与单行混合矩阵ONE进行相减，结果保存在行矩阵NUMtemp中，根据NUMtemp中元素的正数和负数的个数，更新计数值numj的值；
[0060]如果正数的个数等于O并且负数的个数大于0，用ONE中的数据替换NUMBER矩阵当前行的数据，更新numj自加I ;
[0061]如果正数的个数等于O并且负数的个数等于0，更新numj自加I ;
[0062]如果正数的个数大于O并且负数的个数等于0，更新numj自加I ;
[0063]步骤505、直至将所有行数据处理完毕后，判断numj是否等于0，如果是，将单行混合矩阵ONE作为NUMBER矩阵中新的一行保存，进入步骤506 ;否则直接进入步骤506 ;
[0064]步骤506、返回步骤503，直至将arrayall中所有字符串判断完毕；
[0065]步骤507、去除NUMBER矩阵中的重复行，得到最小路矩阵NUMBERuni。
[0066]步骤六:将最小路矩阵的元素按2的位置和数量对行重新排序，构造用于不交化算法的矩阵；
[0067]遍历最小路矩阵NUMBERuni，保存每一行中所有2的项的位置计算长度，保