[发明专利]一种综合模块化航电系统性能衰退建模与仿真方法

摘要

本发明提供了一种综合模块化航电系统性能衰退建模与仿真方法，涉及飞机航电领域，本发明将软故障在整个IMA生命周期的表现作为IMA系统性能衰退的表征，从而构建出IMA系统性能衰退模型，本发明避免了因为IMA系统性能衰退数据不足而导致的无法利用原始数据进行基于数据驱动建模的困境，为IMA性能衰退建模提供了新的思路，将资源可靠性函数与IMA整个周期是否发生间歇故障、瞬时故障这些软故障结合起来，从而描述IMA系统性能变化的历程，通过概率模型的表达IMA系统性能衰退历程，不仅成本低廉而且为视情维护打下基础。

主权项

一种综合模块化航电系统性能衰退建模与仿真方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：IMA的硬件组成包括远程数据采集中心，公共数据网络和公共计算资源，航空电子全双工通信以太网交换作为电子系统之间的交换总线，通用处理模块是实现各个驻留功能的核心，外部数据由RDC采集通过总线存入内存，功能执行时GPM调取内存资源，通过依据相应程序计算实现各个功能；步骤2：由间歇故障与瞬时故障组成的软故障对IMA系统的影响可划分为三个阶段，即早期、中期和后期，每6年为一个阶段；步骤3：疲劳老化会导致IMA硬件平台出现软故障，由疲劳老化导致飞机发生软故障的因素包括热载流子、电迁移、与时间相关介电击穿，其中电迁移服从对数正态分布、而热载流子和与时间相关介电击穿服从威布尔分布，从而得到每个因素相应的概率密度函数f(x)；步骤4：依据概率密度函数f(t)计算出该影响因素下系统的可靠度R(t)，计算公式为R(t)＝1‑∫f(t)dt，用以描述系统随时间变化无故障发生的概率；步骤5：由指数分布函数F(t)描述独立随机事件发生的时间间隔，时间间隔为1个飞行循环，软故障出现的概率F(t)＝λe‑λt，同时可得到在1个飞行循环内无软故障出现的分布函数为P(t)，而可靠度R(t)为无故障发生的期望，因此，在一次飞行循环中，利用可靠度R(t)构建指数分布函数F(t)的参数λ(t)，具体构造过程为：将可靠度R(t)按照Δt的间隔进行离散化，即将1个飞行循环的时间间隔离散化，同时，计算在P(t)概率分布下软故障出现的期望t时刻到t+Δt时间间隔下的可靠度R(t,t+Δt)构建一个E(X＝0,λt)，其中λt为在可靠度R(t,t+Δt)下的λ值，构建R(t,t+Δt)与E(X＝0,λt)之间的关系其中C为相关系数，取值范围为0.001‑0.005；步骤6：E(X＝0,λt)表示从时间t开始到∞之间无软故障发生的概率，取P(t,λ)＝E(X＝0,λt|t,t+Δt)的概率描述一次飞行起落中无软故障发生的概率，IMA系统全寿命周期内无软故障发生的概率P(t,λ(t))为将P(t1,λ1),P(t2,λ2),…P(ti,λi),…,P(tn,λn)连接起来进行离散点曲线拟合，其中n为全寿命周期内总飞行次数，n取值范围为：1*10^6‑1.8*10^6，其中P(ti,λi)表示第i次飞行起落时无软故障发生的概率，即IMA系统经过i次飞行起落后的性能状况下无软故障发生的概率，F(t,λ(t))＝1‑P(t,λ(t))则为IMA系统全寿命周期内软故障发生的概率函数；步骤7：依据步骤3，可得三个影响因素的概率密度函数f1(x)、f2(x)和f3(x)，从而计算出三个影响因素下，分别对系统影响的可靠度R1(t)、R2(t)和R3(t)，依据步骤5到步骤6，计算出无故障发生分布函数[P1,P2,…,Pn]，进一步计算出在每一个确定的IMA系统性能状态下多因素共同作用无故障发生概率从而可以构建出整个IMA系统寿命周期无间歇故障、瞬时故障发生的性能衰退历程，F(t,λ(t),m)则为IMA系统全寿命周期内m个影响因素共同作用下，伴随着软故障发生的概率函数。