[发明专利]一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建模方法

说明书

本发明公开了一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建模方法，包括如下步骤：S1、初步SDG建模；其中，根据飞控系统的组成器件及器件之间的影响关系和电信号传播方向，明确器件数量、名称和功能，根据敏感性分析法，结合经验知识的方法确定各器件之间的影响关系，基于器件间正负关系，以具体器件为节点，正负关系为有向边，建立飞控系统的符号有向图模型；S2、模型分层；其中，以建立好的符号有向图为基础，结合飞控系统特点，将闭环回路断开，基于拓扑排序算法，遍历所有节点，计算所有节点的入度，并将入度为0的节点从原符号有向图中取出，循环至原符号有向图节点为空。本发明能够提高分层效率和模型的可理解性、降低分层操作的复杂度。

技术领域

本发明涉及故障诊断建模技术领域，尤其是一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建模方法。

背景技术

SDG(Signed Directed Graph，符号有向图)模型是由Iri M在文章《An algorithmfor diagnosis of system failures in the chemical process》定义的，并于1979年发布在《ComputersChemical Engineering》期刊上，用于解决化工过程的故障诊断问题，SDG模型是一种典型的定性图论模型，模型包含三部分，分别为节点、支路和影响关系，模型包含了系统的大量潜在因果关系和位置信息。后续魏磊于2020年在《计算机系统应用》期刊上发表了《HSDG故障诊断方法在自动化检定系统中的应用》，引入了一种基于分层符号有向图的在线故障诊断方法。

学者们提出了基于可达性的分层策略，将SDG模型进行分层操作，提高了故障诊断的分辨率和效率；但在存在闭环的飞控系统中，正是因为闭环的存在，导致系统的SDG模型无法进行分层，也就无法提高模型的诊断效率和分辨率，所以有必要针对飞行控制系统SDG模型进行改进以达到分层的目的从而提高效率。

对于分层策略来说，目前广泛使用的是基于可达性的分层策略，该方法利用Warshall算法，通过系统的邻接矩阵计算出系统的可达矩阵，存在计算复杂度大、不易理解等问题，因此需要一种更加简便易懂的分层策略来对SDG模型进行分层操作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建模方法，能够提高分层效率和模型的可理解性、降低分层操作的复杂度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建模方法，包括如下步骤：

S1、初步SDG建模；其中，根据飞控系统的组成器件及器件之间的影响关系和电信号传播方向，明确器件数量、名称和功能，根据敏感性分析法，结合经验知识的方法确定各器件之间的影响关系，基于器件间正负关系，以具体器件为节点，正负关系为有向边，建立飞控系统的符号有向图模型；

S2、模型分层；其中，以建立好的符号有向图为基础，结合飞控系统特点，将闭环回路断开，基于拓扑排序算法，遍历所有节点，计算所有节点的入度，并将入度为0的节点从原符号有向图中取出，循环至原符号有向图节点为空。

优选的，步骤S1中，初步SDG建模具体包括如下步骤：

S101、根据飞控系统组成器件，列出所有器件及其功能；

S102、通过敏感性分析法分析各器件对其他器件的正负影响关系；

S103、结合经验知识方法建立存在闭环的初步SDG模型。

优选的，步骤S2中，模型分层具体包括如下步骤：

S201、根据飞控系统的特点，将闭环回路断开，将S101的存在闭环的初步SDG模型转化为开环SDG模型；

其中，飞控系统存在姿态反馈回路，在控制中往往采用期望状态值与其当前状态值的差值作为偏差量进行控制，偏差量由以下公式(1)定义，