基于OBDD的航空电子网络可靠性分析

针对航空电子网络通信任务的实时性需求,建立具有时延约束的面向任务的网络可靠性模型,并从共因失效(common cause failure, CCF)的角度分析了部件故障相关性,提出一种基于有序二叉决策图(ordered binary decision diagram, OBDD)的航空电子网络可靠性评价方法--时延约束边扩张算法。算法结合时延约束,利用边扩张构建网络OBDD,递归遍历OBDD结构计算部件故障统计独立条件下航空电子网络可靠度,并在此基础上引入CCF分析,利用同一OBDD结构综合评价航空电子网络可靠性。通过实例阐述了算法的原理,实验表明算法能有效评价航空电子网络的可靠性。     

基于最小二乘支持向量机的交通安全预测模型

分析了最小二乘支持向量机(LS-SVM)在交通安全预测中的优势,确定输入向量集合和输出向量集合,利用LS-SVM建立交通安全预测模型.将1953～2006年全国交通安全相关数据分为训练集和测试集,利用Matlab 7.0进行仿真测试.通过训练LS-SVM得到模型具体参数值,然后对测试集数据进行预测,计算预测误差,并与神经网络模型、SVM模型预测结果进行对比.仿真结果表明,基于LS-SVM建立的交通安全预测模型比神经网络预测模型、SVM模型具有更高的运算速度和预测精确度.     

基于FMECA、FTA的故障诊断和故障预报

根据当前装备故障诊断和预报中存在的问题 ,提出了用装备的故障模式、影响及危害度分析 (FMECA)和故障树分析 (FTA)信息进行故障的诊断和预报工作 ,并且给出了算法模型。FMECA和FTA是装备设计阶段用于分析其故障模式和影响、改进产品设计的方法。充分利用FMECA和FTA的信息进行诊断 ,一方面可以避免传统专家诊断和预报中故障信息缺乏的问题 ,从而提高故障诊断和预报的效率 ;另一方面 ,也可以进一步促进对FMECA和FTA研究的认识 ,从而进一步发展FMECA和FTA方法。这些模型经过专家论证证明确实可行 ,并在所研究的课题中得到了较好的应用。     

基于LS-SVM的特征提取及在凝点软测量中的应用

提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)回归算法的特征提取新方法,并将其成功应用于柴油凝点近红外(NIR)光谱软测量建模。在该方法中,将特征提取公式表达成与LS-SVM回归算法相同的形式,这样就能通过LS-SVM求取最优的特征投影向量。用一个含120个样本的401维柴油近红外光谱数据集进行测试,通过该方法提取后,原始光谱数据集的特征被降到了6维并保留了原有99.58%的信息。同时,用该数据建立的软测量模型具有更快的学习速度和更高的测量精度。实验结果验证了所提的特征提取新方法应用于近红外光谱特征提取的可行性和有效性。     

LS-SVM与多层前向网络的非线性回归性能比较

在阐述支持向量机(SVM)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的原理并比较了两者的优缺点后,将LS-SVM与多层前向网络中的两种典型网络BP网络和RBF网络,分别应用于装载机载重动态测量的非线性函数回归估计中,对这三种网络在函数逼近和泛化能力两方面的性能进行比较研究。仿真结果表明,LS-SVM在精度和泛化性能两方面做到了最好的折衷,是用于非线性函数回归分析的一种很有效的方法。     

模糊遗传滚动优化的LS-SVM预测控制研究

提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的非线性系统预测控制算法。该算法通过LS-SVM对非线性系统输入输出数据序列的训练学习建立其预测模型;基于模糊遗传算法完成非线性预测控制的滚动优化过程。仿真结果表明基于该方法的非线性系统预测控制比基于RBF神经网络的预测控制具有更好的控制效果。     

基于克隆选择算法的航空发动机性能衰退研究

针对航空发动机关键部件的性能衰退难以定量计算的问题,提出一种部件性能衰退值的计算方法。对表征部件的性能参数进行敏感性分析,筛选出对测量参数最敏感的性能参数定义为部件健康因子。建立航空发动机性能衰退模型,将健康因子求解问题转化为有边界约束的非线性优化问题。利用免疫克隆选择算法解决了测量参数少于目标部件性能参数的优化求解问题,得到表征发动机部件性能的健康因子的变化趋势,实现对现役典型发动机部件性能健康状态的准确评价。经验证,计算结果与测量数据吻合较好,为制定航空发动机健康监控的性能衰退标准提供理论依据。     

一种基于ACE/TAO的航空发动机分布式仿真方法

提出一种新的航空发动机分布式仿真方法。基于面向对象技术建立某型航空发动机部件级模型并运用符合OMGCORBA（Object Management Group，Common Object Request Broker Architecture）规范的ORB（Object Request Broker）--ACE（Adaptive Computing Environment）／TAO实现模型之间的通信。基于部件级串行方式的整机仿真数据表明该方法的准确性和可靠性。在此基础上设计基于求解非线性方程组的并发分布式仿真算法，对仿真试验数据进行分析得出影响分布式仿真性能的重要因素．研究的航空发动机分布式仿真方法与面向对象技术融为一体，提供了灵活品扩展和维护的航空发动机分布式仿真框架，为高精度航空发动机复杂模型部件集成、多精度分析、多学科耦合仿真奠定基础。     

基于改进LS-SVM的液压舵机双闭环系统故障诊断

针对最小二乘支持向量机(LS-SVM)的稀疏性损失和鲁棒性下降等缺陷,提出了一种改进的LS-SVM算法.利用改进LS-SVM,设计了一个某型飞机平尾液压舵机双闭环控制系统的故障诊断系统.充分利用系统的可测参量,建立了基于改进LS-SVM的平尾液压舵机的全局故障检测模型和局部故障检测模型.仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于LS-SVM的导弹在线误差补偿逆控制

提出一种基于最小二乘支持向量机(least square support vector machine, LS-SVM)在线误差补偿非线性动态逆控制器设计方案。首先运用动态逆的双阶段设计方法设计了导弹的逆控制器,即第一阶段采用动态逆方法设计快回路控制器实现对滚转、偏航和俯仰三个通道角速度的跟踪;第二阶段实现慢回路对滚转角、侧滑角和攻角的跟踪;然后,设计LS-SVM在线补偿器,以增强导弹控制系统的鲁棒性。通过仿真分析,验证了该方法的有效性。     

基于统计模型检测的DFT定量分析方法

动态故障树(dynamic fault tree, DFT)是对系统进行安全性分析的重要手段,基于马尔可夫链的DFT求解方法存在3个难题:一是仅可分析故障概率为指数分布的系统;二是无法分析共因失效情况;三是可能导致状态空间爆炸。因此提出一种基于统计模型检测的DFT定量分析方法。首先将DFT分解为动态逻辑门、基本构件、共因失效关系、门门和门构件间的逻辑关系;其次将动态逻辑门、基本构件和共因失效关系基于随机混成自动机形式化规约;然后通过逻辑关系重构自动机,形成随机混成自动机网络;最后通过分析一个具有共因失效关系的服从多失效概率分布的飞机结冰探测系统,表明所提方法的有效性。     

不完全共因失效系统动态故障树模型分析方法

提出了不完全共因失效的概念,认为共因只能以一定概率作用于共因失效组的元件上,并产生一定程度的损伤。介绍了动态故障树分析方法常用的逻辑门结构,并在此基础上引入了新的逻辑门结构用于对不完全共因失效进行有效描述。指出了目前用于求解不完全共因失效系统动态故障树模型的马尔可夫链方法存在的不足,修正了现有研究给出的马尔可夫链状态转移图,并提出不完全共因失效系统失效概率的通用公式。最后给出应用实例,证明该方法的有效性。     

Multiobjective fault detection and isolation for flexible air-breathing hypersonic vehicle

An application of the multiobjective fault detection and isolation (FDI) approach to an air-breathing hypersonic vehicle (HSV) longitudinal dynamics subject to disturbances is presented. Maintaining sustainable and safe flight of HSV is a challenging task due to its strong coupling effects, variable operating conditions and possible failures of system components. A common type of system faults for aircraft including HSV is the loss of effectiveness of its actuators and sensors. To detect and isolate multiple actuator/sensor failures, a faulty linear parameter-varying (LPV) model of HSV is derived by converting actuator/system component faults into equivalent sensor faults. Then a bank of LPV FDI observers is designed to track individual fault with minimum error and suppress the effects of disturbances and other fault signals. The simulation results based on the nonlinear flexible HSV model and a nominal LPV controller demonstrate the effectiveness of the fault estimation technique for HSV.     

民用飞机多地域航材支援网络模型研究

航材支援保障对于民用飞机安全可靠营运至关重要, 民用飞机运营在不同地区, 以客户需求为牵引的航材支援同时受到地域环境和运输方式的影响。为了实现民用飞机航材敏捷支持, 本文综合考虑多因素的影响, 提出了航材支援网络节点权衡的嵌套层次分析法(nested analytic hierarchy process, NAHP), 以及基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的民用飞机多地域航材支援网络模型。结合民用飞机多地域运营特点, 对航材支援网络影响因素进行研究, 并运用NAHP对航材支援网络节点进行权衡分析, 对备选节点的重要性进行排序以得到航材支援网络目标节点, 从而构建以时效性为优化目标的多地域航材支援网络节点类型定位与多式联运路径优化模型, 并进行GA适用性设计以对模型求解。最后, 通过与人工规划航材支援方案对比, 对所提方法和模型的有效性进行验证。结果表明,所提方法能够合理确定航材支援网络节点的类型和辐射范围, 同时以最短时间完成航材支援任务, 可为民用飞机在多地域运营的航材支援网络搭建提供可行的方法和思路。     

Super-twisting扩张状态观测器在四旋翼飞行器故障重构中的应用

针对四旋翼飞行器姿态控制系统的故障重构问题,提出一种基于super-twisting算法的扩张状态观测器,以扩张状态的形式对飞行器执行机构故障进行直接估计,同时实现了旋翼增益故障的故障隔离与精确重建。为抑制外部扰动对观测器稳定性的影响,一般需要将观测器的增益设置较大,但同时会引发噪声扩展问题。因此引入了观测器参数的自适应调整算法,在保证观测器稳定收敛的同时降低了噪声对故障重构精度的影响。此外,基于李雅普诺夫方法证明了滑模观测器的渐近收敛特性,并通过数值仿真验证了观测器对故障重构的有效性。仿真结果表明所构建的故障观测器能够迅速地对执行机构故障做出反应，并在外界扰动存在的情况下对故障程度实现准确估计。     

Super-twisting扩张状态观测器在四旋翼飞行器故障重构中的应用

针对四旋翼飞行器姿态控制系统的故障重构问题,提出一种基于super-twisting算法的扩张状态观测器,以扩张状态的形式对飞行器执行机构故障进行直接估计,同时实现了旋翼增益故障的故障隔离与精确重建。为抑制外部扰动对观测器稳定性的影响,一般需要将观测器的增益设置较大,但同时会引发噪声扩展问题。因此引入了观测器参数的自适应调整算法,在保证观测器稳定收敛的同时降低了噪声对故障重构精度的影响。此外,基于李雅普诺夫方法证明了滑模观测器的渐近收敛特性,并通过数值仿真验证了观测器对故障重构的有效性。仿真结果表明所构建的故障观测器能够迅速地对执行机构故障做出反应，并在外界扰动存在的情况下对故障程度实现准确估计。     

基于LS-SVM的燃料电池控制建模的研究

由于直接甲醇燃料电池数学模型的复杂性难以满足工程上对DMFC控制系统的设计，提出一种基于最小二乘支持向量机建模算法，用具有RBF核函数的LS-SVM离线建立DMFC电堆的非线性模型；仿真和实验结果表明了该建模方法具有建模简单、模型精度高等优点，亦证明了该算法的有效性和优越性。研究结果对直接甲醇燃料电池控制系统的建模和控制具有一定的实用价值。     

基于LS-SVM的电液位置伺服系统多故障诊断

利用最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machines,LS-SVM）,设计了一个电液位置伺服闭环控制系统的多故障诊断系统。利用系统的可测参量,建立了基于LS-SVM的电液位置伺服系统的全局故障检测模型和局部故障检测模型。在仿真过程中发现,此方法的诊断准确度高,适用于闭环系统的单故障及多故障的检测及定位,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于LS-SVM的机器人逆运动学建模

提出了基于最小二乘支持向量机的机器人逆运动学建模方法，阐述了基本设计思想和具体算法过程，与RBF神经网络相比，最小二乘向量机的优点在于其训练过程遵循结构风险最小化原则，不易发生过学习现象。它通过解一组线性方程组得到全局唯一最优解。其拓扑结构在训练结束时自动获得而不需要预先确定，通过对二自由度刚性机器人的仿真，结果验证了该方法的有效性和可行性。