[发明专利]一种飞机供电系统智能化集成设计系统及方法

说明书

本发明公开一种飞机供电系统智能化集成设计系统及方法，在多学科建模模块中建立不同部件模型；在代理建模模块中设定设计参数变化区间，可以获得多学科模型的数据样本，可以分析设计参数在其变化区间内对设计目标的影响程度，提取多学科模型的关键参数，使用机器学习算法建立多学科模型的近似模型，满足系统集成设计精度和速度的需要；在网络拓扑优化设计模块中输入系统已知的电源、汇流条和负载信息，添加和删除供电系统网络拓扑应满足的约束条件，并自动生成网络拓扑可行解；在容量优化配置模块中输入系统功率需求，根据对工作状态进行能量优化规划的结果，优化配置系统各部件容量，实现高效率、低成本的飞机供电系统智能化集成设计。

技术领域

本发明属于飞机供电系统智能化集成设计领域，具体涉及一种飞机供电系统智能化集成 设计方法。

背景技术

飞机供电系统智能化集成设计是一个复杂而庞大的工程设计问题，具有多层次、高耦合 强度、高维设计空间，高维多目标、多约束等特点。在目前的飞机供电系统设计过程中，在 获得飞机分解的性能指标后，设计人员使用不同的方法和工具对各个系统开展独立设计，系 统设计所需的假设条件和设计点通常来自于前期产品的经验；在集成过程中，来自不同供应 商的设备和系统之间通过人工和文档的形式实现信息的交互。这样的设计方式具有以下缺陷： ①设计人员根据经验，通过解耦和分解获得不同设备和系统的设计要求，往往具有片面性， 难以保证设计的覆盖率，也不适合用于新技术的应用；②根据逆向工程依次从负载、配电到 发电系统进行串行设计，一方面可能会带来大量人工迭代，提高了设计的难度和复杂度；③ 另一方面，无法最大化利用系统性能，还可能导致系统设计的保守性；④基于文档的设计受 到文件语言描述的歧义性、文件传递的静态非结构性等限制；⑤此外，随着电气化技术的发 展，飞机中原本独立分散、互不影响的气压、液压系统替换为电能系统，大大提高了飞机能 源系统的集成化程度，这种参数之间的复杂耦合关系也给系统的集成设计带来了困难。因此， 现行的系统设计方法已无法满足未来的发展需求。

发明内容

本发明针对现有技术问题，提出一种飞机供电系统智能化集成设计方法，可以高效、低 成本地完成飞机供电系统集成设计，获得综合性能最佳的飞机供电系统方案，具有重要的理 论和工程应用价值。

本发明具体采用如下技术方案：

本发明首先提供一种飞机供电系统智能化集成设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：针对飞机供电系统不同部件内部参数的多物理耦合关系建立飞机供电系统各部 件的多学科模型，并设定各部件多学科模型的参数；

步骤二：对各部件多学科模型进行试验设计，提取表征部件多学科模型设计空间特征的 输入、输出参数样本，使用数据挖掘方法提取部件多学科模型的关键特征参数，利用机器学 习算法建立满足系统集成设计需求的各部件近似模型；

步骤三：根据已知的设计条件建立飞机供电系统网络拓扑模型，并根据各部件的近似模 型建立系统网络拓扑设计目标和约束条件，使用多目标优化算法求解获得满足设计要求的最 优网络拓扑方案；

步骤四：根据步骤三获得的系统最优网络拓扑方案生成系统可能存在的工作状态集合， 在此基础上建立每个工作状态下系统能量调度模型，借助优化算法对系统进行能量优化调度 的计算求解，而后对不同工作状态下系统能量调度方案进行综合，获得对应网络拓扑满足不 同工作状态工作需求的容量配置方案，并建立以部件容量、节点电压为输入的容量配置模型， 借助多目标优化算法对网络拓扑、部件容量、节点电压进行优化，获得性能最佳的系统容量 配置方案。

本发明的另一目的是提供一种飞机供电系统智能化集成设计系统，其特征在于包括：

多学科建模模块，针对飞机供电系统不同部件内部参数的多物理耦合关系建立飞机供电 系统各部件的多学科模型，并设定各部件多学科模型的参数；