基于改进灰色关联算法的飞机故障隔离方法优化分析

1、基于改良灰色关联算法的飞机故障隔离方法优化分析论文导读：改良的灰色关联算法V中的任一元素vi表示同一故障描述下的第i种故障隔离方法，m表示同一故障描述下知识库中所有故障隔离方法的数量，且元素vi有特征向量Ui(评价指标)，并有Ui =ui(1), u i(2), u i(3), u i(4),u i(5)(2 )其中，ui(1), u i(2), u i(3), u i(4),u i(5) 表示Ui中五个评价指标元素的值。由此构成原始数据矩阵EE(3 )1. 2飞机分布输入矩阵飞机分布输入矩阵是同一故障描述下各故障隔离方法的使用频度按飞机分布所形成的mxn阶矩阵，记为： W = ，其中n表示航

2、空公司拥有该型飞机的架数，表示第j架飞机使用第i种故障隔离方法的频度。1. 3时间分布输入集该输入集包括同一故障描述下知识库中所有故障隔离方法的使用时间分布子集，当模糊评判集为：V=v1,v2, v3,-,vi-，vm时，各故障隔离方法的使用时间子集为：= , ,；=, ,； =, , 。其中：为第j个故障隔离方法使用时间子集，表示故障隔离方法vj第i次使用的时间，nj为vj使用次数。论文发表。1. 4 评价指标的含义评价指标用序列Q表示，有Q =u其中：表示各故障隔离方法的使用频度，qj表示针对某飞机该故障描述出现的次数，qj越大，各故障隔离方法的相对频度其中：n0为常整数，主要为保证qj足

3、够大而设，据经验通常取值为2或3可满足排序计算精度所需。根据输出矩阵C = ，对每一列按非零的概率大小排序，将得到针对某飞机该故障描述下使用各种故障隔离方法的优先顺序集。2. 2时间分布子算法时间分布子算法的计算功能为：第一计算针对某段时间同一故障描述下使用各种故障隔离方法的优先顺序集；第二为灰色关联子算法提供故障隔离方法使用时间上的覆盖程度参数阵。根据时间分布输入集到统计故障隔离方法所使用的年度集合，根据年度集合在到子集中查询每年度均使用的故障隔离方法，假设有，说明该故障隔离方法在使用时间上覆盖程度广，那么=1；否那么说明覆盖程度不广，=0。由此得参数阵为：D = 。 矩阵D是灰色关联子算法

4、的第五个输入。首先据维修所在地季节情况，设定四季时间段，再查询时间分布输入集到，得矩阵：Y = 。其中m表示某一故障描述下知识库中所有故障隔离方法数量，4表示四个季节，表示第j个季节使用第i种故障隔离方法的频度。依据1式原理，可得故障隔离方法针对季节的使用概率矩阵S=sijmx4。sij = j=14(6)针对矩阵S的每一列EI建立后，根据V的最优标准化评价指标，确定最优母序列=其中，为分辨系数，常取0.5有关联系数可计算关联度,有=根据灰色关联度的大小得到对一种故障描述下的各故障隔离方法故障隔离方法决策对象优先排序集。3 关联算法的应用实例设民航B777飞机有故障描述：FLIGHT CONT

5、ROL SYS飞行控制系统故障。对应该故障描述下知识库中的故障隔离方法有：v1：检查中，发现有维护信息AMM24-5S001，更换左辅助供电组件，测试正常；v2：参考飞机维修手册AMM27-22-02，因有MM27-13054代码，更换左2号作动器控制电子组件，测试正常；v3：参考飞机维修手册AMM27-11-11 PAGE401，根据故障隔离手册FIM 27-11-00-201更换电源控制组件，测试正常；v4：按线路手册WDM24-35-21检查线路，发现W755线束有磨损，更换线束后，测试正常；v5：参考飞机维修手册AMM27-02-32/P401更换中，系统液压关断活门，打压测试无渗漏，

6、测试正常；v6：根据故障显示设备上的维护信息AMM24-50202和故障隔离手册FIM24-35 TASK801，更换右发备用发电机，地面试车正常；根据知识库中该故障描述下各飞机使用的故障隔离方法，统计数据如下：表1 故障隔离方法统计数据表 飞机 方法 B-2051 B-2052 B-2053 B-2054 B-2055 B-2056 N688CZ v1 2 1 4 0 1 2 0 v2 0 3 1 0 1 0 1 v3 1 4 8 2 2 1 3 v4 0 1 0 0 0 0 1 v5 3 2 1 1 0 2 4 v6 0 3 0 1 2 2 0 将其转换为输入矩阵：W =根据飞机分布子算法

7、，得矩阵B=T设=2，那么qxm=12，且相对频度的门限为1/m=1/6，根据公式5得矩阵：C =根据输出矩阵C，得到针对飞机B-2052使用故障隔离方法的优选顺序为v3,v2,v6；针对飞机B-2053使用故障隔离方法的优选顺序为v3,v1。根据各故障隔离方法使用的时间统计，可得到时间分布输入集到：=96.2,96.2,96.5,96.8,99.1,99.10,99.10,00.1,00.3,00.8=97.1,98.10,98.11,00.2,00.6,00.8=96.1,96.3,96.3,97.4,97.7,98.1,98.2,98.4,98.4,98.6,98.7,98.8,98.1

8、1,98.12,99.9,99.9,99.10,99.12,00.2,00.3,00.12=99.9,00.3=96.9,97.8,98.1,98.4,99.3,99.11,99.12,99.12,00.2,00.3,00.10,00.11,00.11=96.9,98.1,98.4,99.3,00.2,00.4,00.6,00.10根据时间分布子算法，统计年度有96，97，98，99，00，得矩阵：D=T设=3、春季时间段24月、夏季时间段57月、秋季时间段810月、冬季时间段111月。论文发表。当qxm=18且相对频度的门限为1/m=1/6时，根据公式6得到输出矩阵S。S =由此可得，针对春

9、季故障隔离方法使用的优选顺序为：v3,v5,v6。统计评价指标u(1)、u(2)、u(3)，再根据上述得到的矩阵B、D，可列出六种故障隔离方法与各因素的对照情况表。表2 故障隔离方法与各因素的对照情况表 评价指标 故障隔离方法 u1 u2 u3 u4 u5 v1 10 6 4 0 0 v2 6 12 4 0 0 v3 21 5 6 1 1 v4 2 0 1 0 0 v5 13 2 2 0 1 v6 8 1 5 0 0 根据表2得到原始数据矩阵E，有E =利用公式8，对E作标准化处理，得到EI：EI =由于决策对象V的最有标准化指标均为1，确定最有母序列，有= 1，1，1，1，1根据EI和，利用

10、公式10，并取，得关联系数矩阵=利用公式11计算各故障隔离方法决策对象的关联度如下：L = 0.451,0.5357,0.8923,0.3461,0.5409,0.4433得到一般情况下，针对FLIGHT CONTROL SYS故障描述下，使用六种故障隔离方法的优化排序集为：v3，v5，v2，v1，v6，v4。4结束语使用改良的灰色关联算法，从统计已往故障隔离经验数据的角度出发，利用知识库和多因素灰色关联分析理论，从多角度，对同一种故障描述下不确定故障解进行优化决策，得到针对不同飞机、季节和一般情况三种角度的优先顺序集，从而解决了现行故障隔离方法中因机载数据采集手段缺乏，而造成的飞机故障诊断多解和难以选择的问题。该系统已在航空公司得到应用，并获得良好效果。【参考文献】【1】 AMM (飞机维护手册) 波音公司B777手册【2】 FIM (飞机故障隔离手册) 波音公司B777手册【3】 刘思峰等编. 灰色系统理论及其应用. 北京: 科学出版社,2000. 170192.【4】 Wong W G. Grey evaluationmethod of concrete pavement comprehensive condition. Journal oftransportation engineering, 1999,25