[发明专利]一种基于贝叶斯网络的航空电源系统可靠性建模方法

说明书

本发明公开了一种基于贝叶斯网络的航空电源系统可靠性建模方法，包括为航空电源系统各元件建立输入输出关系描述表格；对N个子表各行数据，构建对应贝叶斯网络节点；确定所建贝叶斯网络各节点的父节点；为元件C_i在步骤2中的同名贝叶斯网络节点构建同名父节点，在确定所建贝叶斯网络各节点状态基础上确定各节点条件概率分布；为供电汇流条确定目标节点，计算航空电源系统供电可靠度；为各供电汇流条确定对应目标节点，计算航空电源系统供电可靠度。本发明提高了航空电源系统可靠性计算效率。

技术领域

本发明涉及系统工程可靠性评估技术领域，具体涉及一种基于贝叶斯网络的航空电源系统可靠性建模方法。

背景技术

目前，随飞机朝着多电化和全电化方向发展，传统液压能、气压能和机械能逐步被电能所替代，机载电气电子设备的数量急剧增加，供电对象(即负载)包括救生、飞行控制、除冰、导航等系统，这些负载使得航空电源已发展成为关系飞机飞行安全的关键系统。因此，开展大型航空电源系统可靠性评估对保障飞行安全具有重要意义。

目前，航空电源系统集发电环节和配电环节于一体，主要将来自发电机或电瓶等设备的电能传递至飞机各负载。由于机载交直流负载较多，航空电源系统日益发展成为包括发电机、蓄电池、整流器、逆变器、接触器、断路器、继电器、各类汇流条等元件的复杂网络系统。对于该复杂网络系统，目前较为有效的可靠性分析方法是基于各汇流条最小径集的方法(可参考文献“蔡琳，张玲，杨善水，王莉，大型飞机供配电系统可靠性评估与分析”)。但传统基于最小径集的方法涉及到了大量布尔逻辑，首先，随航空电源系统结构复杂度的提高，布尔逻辑不交化运算量将急剧增加，使得可靠性精确计算难以进行下去，因而必须采取一定的近似处理。而近些年发展起来的贝叶斯网络，其算法仅涉及加法和乘法等代数计算，可有效避免布尔运算的不交化运算，因此，将系统最小径集转化为等价贝叶斯网络，然后利用贝叶斯网络推理算法(包括变量消元、团树传播、桶消元等算法)进行复杂系统可靠性分析的方法这些年得到了较多发展。

然而，随各汇流条最小径集中元件数目的增多，将最小径集直接转化为等价贝叶斯网络，将存在计算效率低下甚至组合爆炸问题，不借助于网络结构优化算法，贝叶斯网络精确推理算法将无法实施；其次，由于航空电源系统设计直接面对的是航空电源系统结构图，将“航空电源系统结构图—最小径集—等价贝叶斯网络可靠性模型”的传统可靠性建模流程缩减为“航空电源系统结构图—等价贝叶斯网络可靠性模型”，无疑可提高航空电源系统设计效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于贝叶斯网络的航空电源系统可靠性建模方法，以提高航空电源系统可靠性计算效率。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种基于贝叶斯网络的航空电源系统可靠性建模方法，步骤1，为航空电源系统各元件建立输入输出关系描述表格。所述表格的建立方法：统计航空电源系统结构图元件数目N，根据航空电源系统各供电汇流条的供电冗余设置方案，在航空电源系统结构中利用有向线段表示电能流向，进而依据电能流向，对元件i，依据母表格式列写元件i各输出元件的输入元件，1≤i≤N。为描述方便，依据母表，为元件i所建立的表格称作子表i，元件i的名称或编号以符号C_i表示。

所述元件i的输出元件，指不经由中间元件，由元件i的输出电能直接供电的元件；对应的，元件i的输入元件指不经由中间元件，为元件i直接提供电能的元件。对航空电源系统结构图中存在m个输入元件和n个输出元件的任意元件i，n个输出元件的电能虽然源于元件i的直接供电，但并不是m个输入元件的电能供给元件i后，均会经由元件i为n个输出元件供电，因此，对于元件i，须为n个输出元件的各元件，根据系统结构图中有向线段表示的电能流向列写经由元件i为各输出元件供电的输入元件，m≥0，n≥0。

母表航空电源系统结构图中元件i各输出元件的输入元件列表模板