崔亞君，祝華遠(yuǎn)，李艷麗

(海軍航空工程學(xué)院 青島校區(qū)，山東 青島 266041)

飛行控制系統(tǒng)是保證飛機(jī)飛行安全的高級(jí)操縱系統(tǒng)。飛行控制系統(tǒng)能否正常工作直接關(guān)系到飛行安全和飛行品質(zhì)。但是由于飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，某一個(gè)故障現(xiàn)象可能由多個(gè)原因引起，一個(gè)故障原因可能導(dǎo)致不同的故障現(xiàn)象。因此，如何快速、準(zhǔn)確對(duì)故障進(jìn)行診斷定位并及時(shí)排除故障，提高飛機(jī)使用可靠性、保證飛行安全成為一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。本文嘗試應(yīng)用灰色理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析法，對(duì)飛行控制系統(tǒng)故障進(jìn)行分析。

灰色系統(tǒng)理論是以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象，主要通過(guò)對(duì)“部分”已知信息的生成、開(kāi)發(fā)，提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的正確描述和有效控制［1］。在灰色系統(tǒng)理論的研究中，將各類系統(tǒng)分為白色、黑色和灰色系統(tǒng)。信息完全已知的系統(tǒng)稱為白色系統(tǒng);信息完全未知的系統(tǒng)稱為黑色系統(tǒng);介于上述兩者之間的，即部分信息已知，部分信息未知的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。對(duì)于飛行控制系統(tǒng)的故障可以分為兩大部分，特定故障原因?qū)е碌奶囟ü收犀F(xiàn)象這部分信息是已知的，按照灰色系統(tǒng)理論可以稱之為白色系統(tǒng)。而另一部分一個(gè)故障現(xiàn)象可能由多個(gè)原因引起，一個(gè)故障原因又可能導(dǎo)致不同的故障現(xiàn)象就比較難以確切診斷的，按照灰色系統(tǒng)理論可以稱之為灰色系統(tǒng)?；疑P(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論中的一個(gè)重要方法，是根據(jù)因素之間的發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異程度，來(lái)衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的方法。它對(duì)樣本量的多少?zèng)]有過(guò)分要求，也不需要典型的分布規(guī)律，計(jì)算量小，且不出現(xiàn)關(guān)聯(lián)度的量化結(jié)果與定性分析不一致的情況。飛行控制系統(tǒng)故障是一種典型的灰色系統(tǒng)，維護(hù)人員只能獲取部分信息，故障診斷的任務(wù)就是利用不完全信息去識(shí)別系統(tǒng)的健康狀態(tài)。因此可用灰色關(guān)聯(lián)度對(duì)飛控系統(tǒng)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，來(lái)衡量系統(tǒng)各種故障之間關(guān)系的密切程度。

1 灰色關(guān)聯(lián)度

現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)度分為2 類:一類僅強(qiáng)調(diào)了序列間絕對(duì)位置差，如:鄧氏關(guān)聯(lián)度、灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度等;一類僅強(qiáng)調(diào)了序列間的變化率，如:B 型關(guān)聯(lián)度、斜率關(guān)聯(lián)度等［2］?；谝陨蠁?wèn)題，構(gòu)建了一種滿足既考慮數(shù)據(jù)序列的絕對(duì)變化又考慮數(shù)據(jù)序列的相對(duì)變化，且滿足灰色關(guān)聯(lián)度四公理的關(guān)聯(lián)度——灰色綜合關(guān)聯(lián)度。

設(shè)X0=(x0(1)，x0(2)，…，x0(n))數(shù)據(jù)行為參考序列，為數(shù)據(jù)行為比較序列。為關(guān)聯(lián)系數(shù)。其中，λ1，λ2?0，λ1+λ2=1，其意義分別為絕對(duì)位置差異和變化率差異的重視程度;ξ，η 分別為絕對(duì)位置差異和變化率差異的辨識(shí)系數(shù)。一般情況下，這幾個(gè)參數(shù)均可取0.5。

2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

利用灰色關(guān)綜合聯(lián)度對(duì)飛控系統(tǒng)年故障數(shù)與故障類型進(jìn)行了分析。表1 是某型飛行控制系統(tǒng)連續(xù)4 年的故障統(tǒng)計(jì)。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，把X0=(68，96，73，85)視為數(shù)據(jù)行為參考序列，把人為故障、部件故障、線路故障、交聯(lián)故障分別記為X1、X2、X3、X4為數(shù)據(jù)行為比較序列。其中，X1= {2 ，3，2，4 };X2= {4 6，72，51，63 };X3= {1 3，9，16，11 };X4= {7，12，4，7}。

表1 飛行控制系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)

2.1 初值標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)主因子數(shù)據(jù)列和行為因子數(shù)據(jù)列進(jìn)行初始化處理，使之無(wú)量綱化、歸一化。初值標(biāo)準(zhǔn)化為

可得

2.2 計(jì)算絕對(duì)差

根據(jù)關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式，依次計(jì)算絕對(duì)差Δi(k)、一級(jí)最小差minΔi(k)、一級(jí)最大差maxΔi(k)，所求結(jié)果如表2所示。

表2 絕對(duì)差計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2.3 計(jì)算關(guān)聯(lián)度

繪制飛控系統(tǒng)故障關(guān)聯(lián)度分析直方圖如圖1 所示。

圖1 飛控系統(tǒng)故障關(guān)聯(lián)度分析直方圖

從表3 關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果及圖1 可以看出，飛控系統(tǒng)每年度的故障不論是基于強(qiáng)調(diào)變化率還是強(qiáng)調(diào)絕對(duì)差，與其部件故障的關(guān)聯(lián)度都是最大的，說(shuō)明飛控系統(tǒng)的故障主要受到單部件故障的影響，因此，要減少飛控系統(tǒng)故障，保證飛控系統(tǒng)的可靠工作，首先要保證單部件的完好性;其次，與飛控系統(tǒng)故障關(guān)聯(lián)度比較大的是人為故障，因此，加強(qiáng)維修人員業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)和工作的規(guī)范操作也是減少飛控系統(tǒng)故障的有效措施。

表3 飛控系統(tǒng)故障關(guān)聯(lián)度分析

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)飛控系統(tǒng)實(shí)例的分析，可以得出這樣的結(jié)論:當(dāng)由多種原因引發(fā)而故障現(xiàn)象相同時(shí)，就應(yīng)該把可能的故障原因根據(jù)灰色理論中的關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，然后按照關(guān)聯(lián)度大小依次進(jìn)行判斷導(dǎo)致故障的原因，幫助維修人員快速分析和準(zhǔn)確定位系統(tǒng)故障，提高飛機(jī)維修的效率和可靠性。此方法所需樣本少，計(jì)算簡(jiǎn)單方便，結(jié)論可靠性高，是快速定位飛行控制系統(tǒng)故障的有效方法。

［1］劉思峰，黨耀國(guó)，方志耕.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2004:5-6.

［2］黨耀國(guó)，劉思峰，王正新，等.灰色預(yù)測(cè)與決策模型研究［M］.北京:科學(xué)出版社，2009:104-105.

［3］莫翔宇，唐慶如，楊曉強(qiáng).基于灰色關(guān)聯(lián)分析的航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣路故障診斷方法研究［J］. 航空維修與工程，2009（5）:51-52.

［4］王禮沅，李壽安，張恒喜.灰色關(guān)聯(lián)投影法在戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)效能評(píng)估中的應(yīng)用［J］.電光與控制，2006，13（2）:1-2.

［5］谷新宇，李宗伯. 基于雙DSP 架構(gòu)的微小型無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)［J］.兵工自動(dòng)化，2010（8）:79-84.

［6］路引，王道波，徐揚(yáng)，等.基于DSP 的雙發(fā)無(wú)人靶機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.四川兵工學(xué)報(bào)，2011（12）:42-45.

［7］杜海文，翁興偉，趙輝，等.小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)UCAV 飛行控制系統(tǒng)［J］.火力與指揮控制，2012（3）:31-34.