CN105204327A - 一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法 - Google Patents
一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，步骤如下：1、定义可靠性表达式的变量；2、运用变量计算可靠性概率的多项表达式，并做字符化处理；3、对字符化处理后的可靠性概率的多项表达式，进行分割提取后存入数组array1中；4、构造全2矩阵ONE2；5、根据对比法则判断数组array1中的元素，得到最小路矩阵；6、将最小路矩阵的元素按2的位置和数量重新排序；7、通过基于锐积运算的不交化算法，求出不交化矩阵；8、对不交化矩阵代入输入参数，求解可靠性数值。优点：利用最小路理论对展开项进行化简，极大的降低了运算量，通过锐积运算的方法，去掉了概率计算中的包含项，提高了计算准确性。
Description
技术领域
本发明属于系统工程技术领域，涉及一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法。
背景技术
随着现代商用客机越来越大型化发展，飞机作动系统的可靠性要求也越来越高。为了提高作动系统的可靠性，国外先进飞机设计公司开始采用新型分布式非相似冗余混合作动系统新体系。
非相似冗余混合作动系统(HAS)，由功率电传作动系统和传统的阀控液压伺服作动系统组成，兼具了传统阀控液压伺服作动系统的快速、大功率和功率电传作动系统高效率、高可靠性的优点，将会是未来大型飞机作动系统的发展趋势。
但是，对于大型飞机非相似冗余混合作动系统来说，其机械、电液动力及控制相互约束，相互配合，构成复杂交联系统，目前关于这类复杂交联系统的可靠性分析和计算方法方法尚不明确，我国在大型飞机可靠性设计、建模和分析工作中，也缺乏必要的计算机算法，制约了民机可靠性、安全性设计及体系结构优化。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，大型飞机非相似冗余混合作动系统的构成，包括4片副翼、2片升降舵和1片方向舵，每片副翼和升降舵均各由2个作动器驱动，以及方向舵由3个作动器驱动；
可靠性确认方法的步骤如下：
步骤一：定义可靠性表达式的变量；
可靠性表达式的变量，包括2个左外副翼作动器的可靠度，2个左内副翼作动器的可靠度，2个右外副翼作动器的可靠度，2个右内副翼作动器的可靠度，2个左升降舵作动器的可靠度，2个右升降舵作动器的可靠度，3个方向舵作动器的可靠度；4个能源节点的可靠度，3个主飞控计算机的可靠度，以及3个辅助飞控计算机的可靠度；
LOA1为第一左外副翼作动系统的可靠度；
LOA2为第二左外副翼作动系统的可靠度；
LIA1为第一左内副翼作动系统的可靠度；
LIA2为第二左内副翼作动系统的可靠度；
RIA1为第一右内副翼作动系统的可靠度；
RIA2为第二右内副翼作动系统的可靠度；
ROA1为第一右外副翼作动系统的可靠度；
ROA2为第二右外副翼作动系统的可靠度；
LE1为第一左升降舵作动系统的可靠度；
LE2为第二左升降舵作动系统的可靠度；
RE1为第一右升降舵作动系统的可靠度；
RE2为第二右升降舵作动系统可靠度；
R1为第一方向舵作动系统的可靠度；
R2为第二方向舵作动系统的可靠度；
R3为第三方向舵作动系统的可靠度；
S1为第一能源节点的可靠度；
S2为第二能源节点的可靠度；
S3为第三能源节点的可靠度；
S4为第四能源节点的可靠度；
P1为第一主飞控计算机的可靠度；
P2为第二主飞控计算机的可靠度；
P3为第三主飞控计算机的可靠度；
F1为第一辅助飞控计算机的可靠度；
F2为第二辅助飞控计算机的可靠度；
F3为第三辅助飞控计算机的可靠度。
将可靠性表达式的变量按顺序排列，保存在字符串矩阵ONE1中，即字符串矩阵ONE1＝['S1S2S3S4P1P2P3F1F2F3LOA1LOA2LIA1LIA2RIA1RIA2ROA1ROA2LE1LE2RE1RE2R1R2R3']。
步骤二：运用变量计算可靠性概率的多项表达式，并展开表达式做字符化处理；
可靠性概率的多项表达式如下：
ANSWER＝(LOA+LIA+RIA+ROA)*(LE+RE)*(R)
其中，ANSWER为逻辑运算结果；
其中，LOA表示2个左外副翼；LIA表示2个左内副翼；ROA表示2个右外副翼；RIA表示2个右内副翼；LE表示2个左升降舵；RE表示2个右升降舵；R表示1片方向舵。
LOA＝SLOA1*(PLOA1+FLOA1)*LOA1+SLOA2*(PLOA2+FLOA2)*LOA2；
LIA＝SLIA1*(PLIA1+FLIA1)*LIA1+SLIA2*(PLIA2+FLIA2)*LIA2；
RIA＝SRIA2*(PRIA2+FRIA2)*RIA2+SRIA1*(PRIA1+FRIA1)*RIA1；
ROA＝SROA2*(PROA2+FROA2)*ROA2+SROA1*(PROA1+FROA1)*ROA1；
LE＝SLE1*(PLE1+FLE1)*LE1+SLE2*(PLE2+FLE2)*LE2；
RE＝SRE1*(PRE1+FRE1)*RE1+SRE2*(PRE2+FRE2)*RE2；
R＝SR1*(PR1+FR1)*R1+SR2*(PR2+FR2)*R2+SR3*(PR3+FR3)*R3；
以上公式中，首字母为S的表达式取值可能为S1，S2，S3或S4；首字母为P的表达式取值可能为P1，P2或P3，首字母为F的表达式取值可能为F1，F2或F3；
将多项表达式展开为各项相加的展开式ANSWERexpand，用字符串形式表示为arrayall。
步骤三：对字符化处理后的可靠性概率的多项表达式，进行分割提取后存入数组array1中；
遍历字符串形式展开式arrayall，判断字符串中所有“+”的位置，将第一个“+”之前的字符串，最后一个“+”之后的字符串，以及两个相邻“+”之间的字符串循环更新到数组array1中。
步骤四：根据字符串矩阵ONE1所含有元素的个数，构造对应列的全2矩阵ONE2；
步骤五：根据对比法则判断数组array1中的元素，通过蕴含化简得到最小路矩阵；
步骤501、根据字符串与矩阵的对比法则，对数组array1中的元素与字符串矩阵ONE1一一对比；数组array1中第一次存放的是字符串展开式arrayall第一个+之前的字符；
对比法则如下：将array1数组中的字符串与字符串矩阵ONE1进行字符串比对，如果字符串矩阵ONE1中含有array1数组中的元素，将字符串矩阵ONE1中对应元素的位置记录，并将全2矩阵ONE2中与字符串矩阵ONE1相同的位置修改为1，全2矩阵ONE2中其余元素不变，得到由1和2组成的单行混合矩阵ONE；
步骤502、将单行混合矩阵ONE存入NUMBER矩阵中；NUMBER矩阵初始为空矩阵，第一行保存的是步骤501得到的单行混合矩阵ONE；
NUMBER矩阵为空矩阵，第一行保存的是分割提取的第一个字符串利用对比法则得到的数据；
步骤503、继续遍历字符串形式展开式arrayall，按序选取下一个字符串保存到数组array1中，重新构造全2矩阵ONE，根据对比法则，将数组array1中的元素与字符串矩阵ONE1对比，结果更新到单行混合矩阵ONE，定义计数值numj＝0；
步骤504、依次对NUMBER矩阵中每一行元素进行如下处理：
将NUMBER矩阵中某行元素与单行混合矩阵ONE进行相减，结果保存在行矩阵NUMtemp中，根据NUMtemp中元素的正数和负数的个数，更新计数值numj的值；
如果正数的个数等于0并且负数的个数大于0，用ONE中的数据替换NUMBER矩阵当前行的数据，更新numj自加1；
如果正数的个数等于0并且负数的个数等于0，更新numj自加1；
如果正数的个数大于0并且负数的个数等于0，更新numj自加1；
步骤505、直至将所有行数据处理完毕后，判断numj是否等于0，如果是，将单行混合矩阵ONE作为NUMBER矩阵中新的一行保存，进入步骤506；否则直接进入步骤506；
步骤506、返回步骤503，直至将arrayall中所有字符串判断完毕；
步骤507、去除NUMBER矩阵中的重复行，得到最小路矩阵NUMBERuni。
步骤六：将最小路矩阵的元素按2的位置和数量对行重新排序，构造用于不交化算法的矩阵；
遍历最小路矩阵NUMBERuni，保存每一行中所有2的项的位置计算长度，保存在数组B中，形成一行多列的矩阵；将矩阵B转置，合并到最小路多维体矩阵NUMBERuni最后一列，根据最后一列的数值，按从小到大顺序重新对矩阵NUMBERuni中的行排序，如果最后一列一样大则顺序比较第一列第二列至倒数第二列按从小到大排序；最后去除矩阵NUMBERuni最后一列，得到与最小路多维体矩阵NUMBERuni同大小的矩阵A。
步骤七：通过基于锐积运算的不交化算法，求出不交化矩阵；
步骤701、取矩阵A中的第一行为处理行，令矩阵A的行数计数值n＝1；依次与A矩阵中其余行进行不交化，将结果保存在不交化矩阵F中，矩阵F初始为空；
具体步骤为：
步骤701-1、将矩阵A中的第一行元素保存到矩阵C中，令矩阵C的行数计数值ci＝1；
步骤701-2、将第n+1行元素保存到矩阵Y中，设矩阵D为空矩阵；
步骤701-3、分别计算矩阵C的第ci行+矩阵Y，以及矩阵Y-矩阵C的第ci行，并保存结果在矩阵TEMP1和矩阵TEMP2中，设置矩阵E为空矩阵。
步骤701-4、遍历矩阵TEMP1，寻找1的位置结果保存到变量one中，计算one的长度，保存到变量onel中。
步骤701-5、遍历矩阵TEMP2，寻找小于0的项，将寻找到的位置结果保存到变量big中；计算big的长度，保存到变量bigl中。
步骤701-6、判断onel是否大于0，如果是，将矩阵C的第ci行合并给矩阵E，将矩阵E合并到矩阵D，令计数值ci自增1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，直至处理完矩阵C的所有行，将矩阵D赋值给矩阵C，令计数值n自增1，返回步骤701-2，直至A矩阵中的处理行与其余所有行，均进行不交化之后，进入步骤701-12；否则进入步骤701-7；
步骤701-7、判断bigl是否为0，如果是，对矩阵C的当前行不做任何处理；将矩阵E合并到矩阵D，令计数值令计数值ci自增1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，直至处理完矩阵C的所有行，将矩阵D的数值赋值给矩阵C，令计数值n自增1，返回步骤701-2，直至A矩阵中的这一行与其余所有行，均进行不交化之后，进入步骤701-12；否则，进入步骤701-8；
步骤701-8、遍历矩阵C，将数值是2的项的位置信息保存在getX中，遍历Y矩阵，将数值是1的项的位置信息保存在getY中，取getX和getY的交集保存在get中。
步骤701-9、计算get的长度保存在getl中进行处理。
如果getl得值大于0，首先处理get中的第一项，将矩阵C的值赋值给矩阵E，此时矩阵E为单行矩阵，将单行矩阵E第get(1)列的数值赋值为0；然后，依次对get中其余项进行处理，假设处理get(q)，那么就将对矩阵E增加第q行，第q行的值先取为第q-1行的值，之后将矩阵E矩阵第q行，第get(q-1)列的位置的数值取为1，将第q行，第get(q)列的数值取为0，最后，进入步骤701-10。
否则，直接进入步骤701-10。
步骤701-10、将矩阵E合并到矩阵D，判断是否处理完矩阵C的所有行，若否，令计数值ci自增1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，若是直接进入步骤701-11；
步骤701-11、将矩阵D的数值赋值给矩阵C后，令计数值n自增1，令ci＝1，返回步骤701-2继续，直至A矩阵中的这一行与其余所有行，均进行不交化之后，进入步骤701-12；
步骤701-12、将矩阵D的数据合并保存至矩阵F中，进入步骤702；
步骤702，从矩阵A第二行开始依次循环选取除最后一行外的剩余行保存到矩阵C中，当取矩阵A的第t行时，就令计数值n＝t。重复步骤701-2至步骤701-12，依次与矩阵中该行后的其余行进行不交化，将处理完的结果继续合并保存在不交化矩阵F中；
步骤703、将最后一行添加到不交化矩阵F中。
步骤八：对不交化矩阵代入输入参数，求解可靠性数值；
根据输入参数，将每项的数值代入不交化矩阵F中，求出最终的飞机可靠性数值。
本发明的优点在于：
(1)一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，对于由4片副翼、2片升降舵和1片方向舵构成，每片副翼和升降舵由2个作动器驱动，方向舵由3个作动器驱动的飞机典型结构，作动器类型以参数形式输入，对于不同作动器类型无需更改算法，提高了通用性。
(2)一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，利用最小路理论对展开项进行化简，极大的降低了运算量。
(3)一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，通过锐积运算的方法，去掉了概率计算中的包含项，提高了计算准确性。
附图说明
图1是本发明采用的典型飞机构型体系示意图；
图2是本发明采用的容错重构策略图；
图3是本发明基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法的流程图；
图4本发明方法蕴含化简得到最小路矩阵的流程图；
图5本发明方法基于锐积运算的不交化算法的流程图；
图6本发明方法的不交化算法中矩阵的第一行与其余行之间不交化的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，具体设计一种针对由液压作动器(HydraulicActuator,HA)、电静液作动器(Electro-HydrostaticActuator,EHA)、能源节点、主飞控计算机以及辅助飞控计算机节点构成的飞机非相似冗余混合作动系统的可靠性解算方法。
针对由HA和EHA构成的非相似余度作动系统，该余度技术由于其能够避免共因故障，提高系统可靠性等优点，正在逐步被应用到A380等大型商用民机，针对大型飞机非相似冗余混合作动系统，如图1所示，提取由4片副翼、2片升降舵和1片方向舵构成，每片副翼和升降舵由2个作动器驱动，方向舵由3个作动器驱动的飞机典型结构，设计一种适用于任意作动器、能源、主飞控计算机和辅助飞控计算机节点组成的飞机体系的可靠性评价方法。通过最小路理论排除蕴含项，不交化算法解算项之间的相交关系，处理用于计算的复杂网络，读取输入的可靠性参数求解飞机非相似冗余混合作动系统可靠性的数值。
一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，如图3所示，具体包括以下几个步骤：
步骤一：定义可靠性表达式的变量；
可靠性表达式的变量，BCD用来描述参数的位置信息，B的值为L，R，分别代表左、右，C的值为I，O分别代表内外，D的值为A，E，R分别代表副翼，升降舵，方向舵，其中B、C的值可能为空，例如LOA代表左外副翼，R代表方向舵。X的值用来表示编号，可取值有1，2。
LOA1为第一左外副翼作动系统的可靠度；
LOA2为第二左外副翼作动系统的可靠度；
LIA1为第一左内副翼作动系统的可靠度；
LIA2为第二左内副翼作动系统的可靠度；
RIA1为第一右内副翼作动系统的可靠度；
RIA2为第二右内副翼作动系统的可靠度；
ROA1为第一右外副翼作动系统的可靠度；
ROA2为第二右外副翼作动系统的可靠度；
LE1为第一左升降舵作动系统的可靠度；
LE2为第二左升降舵作动系统的可靠度；
RE1为第一右升降舵作动系统的可靠度；
RE2为第二右升降舵作动系统可靠度；
R1为第一方向舵作动系统的可靠度；
R2为第二方向舵作动系统的可靠度；
R3为第三方向舵作动系统的可靠度；
S1为第一能源节点的可靠度；
S2为第二能源节点的可靠度；
S3为第三能源节点的可靠度；
S4为第四能源节点的可靠度；
P1为第一主飞控计算机的可靠度；
P2为第二主飞控计算机的可靠度；
P3为第三主飞控计算机的可靠度；
F1为第一辅助飞控计算机的可靠度；
F2为第二辅助飞控计算机的可靠度；
F3为第三辅助飞控计算机的可靠度。
将可靠性表达式的变量按顺序排列，保存在字符串矩阵ONE1中，即字符串矩阵ONE1＝['S1S2S3S4P1P2P3F1F2F3LOA1LOA2LIA1LIA2RIA1RIA2ROA1ROA2LE1LE2RE1RE2R1R2R3']。
其中，字符串矩阵ONE1中每个元素为非临时变量；
用来表示舵面的临时变量为：LOA，LIA，RIA，ROA，LE，RE和R；分别表示4片副翼，2片升降舵以及1片方向舵的可靠性组合。
步骤二：根据操纵面的容错重构和使用策略，将变量展开为可靠性概率的多项式表达式，并对展开表达式做字符化处理；
如图2所示，采用容错重构策略图，将舵面表达式分别用非临时变量展开，如下：
LOA＝SLOA1*(PLOA1+FLOA1)*LOA1+SLOA2*(PLOA2+FLOA2)*LOA2；
LIA＝SLIA1*(PLIA1+FLIA1)*LIA1+SLIA2*(PLIA2+FLIA2)*LIA2；
RIA＝SRIA2*(PRIA2+FRIA2)*RIA2+SRIA1*(PRIA1+FRIA1)*RIA1；
ROA＝SROA2*(PROA2+FROA2)*ROA2+SROA1*(PROA1+FROA1)*ROA1；
LE＝SLE1*(PLE1+FLE1)*LE1+SLE2*(PLE2+FLE2)*LE2；
RE＝SRE1*(PRE1+FRE1)*RE1+SRE2*(PRE2+FRE2)*RE2；
R＝SR1*(PR1+FR1)*R1+SR2*(PR2+FR2)*R2+SR3*(PR3+FR3)*R3；
其中SLOA1、SLOA2、SLIA1、SLIA2、SRIA1、SRIA2、SROA1、SROA2、SLE1、SLE2、SRE1、SRE2、SR1、SR2、SR3可能的取值分别为S1、S2、S3或S4，PLOA1、PLOA2、PLIA1、PLIA2、PRIA1、PRIA2、PROA1、PROA2、PLE1、PLE2、PRE1、PRE2、PR1、PR2、PR3可能的取值分别为P1、P2获P3，FLOA1、FLOA2、FLIA1、FLIA2、FRIA1、FRIA2、FROA1、FROA2、FLE1、FLE2、FRE1、FRE2、FR1、FR2、FR3可能的取值分别为F1、F2或F3。
应用舵面表达式定义系统可靠性的表达式，如下：
ANSWER＝(LOA+LIA+RIA+ROA)*(LE+RE)*(R)
将ANSWER中的元素都用非临时变量表示展开后用ANSWERexpand表示。
将符号化表达式的展开式ANSWERexpand用字符串形式表示为arrayall。
比如：ANSWERexpand＝S1+P1；
arrayall＝'S1+P1'；
步骤三：对字符化处理后的可靠性概率的多项表达式，进行分割提取后存入数组array1中；
遍历字符串形式展开式arrayall，通过numplus中位置结果的数据判断arrayall中数据的格式，并进行如下判断：如果是第一个“+”，那么就将第一个“+”之前的字符串，存入数组array1中；如果是最后一个“+”，那么就将最后一个“+”之后的字符串存入数组array1中，其他情况时，将相邻两个“+”之间的字符串存入数组array1中；数组array1每次只保存一个字符串，用后一个字符串替换前一个字符串。
步骤四：根据字符串矩阵ONE1所含有元素的个数，构造对应列的全2矩阵ONE；
生成一个25列1行全一阵，将每项乘2构造一个1行25列全2矩阵ONE；
步骤五：根据对比法则判断数组array1中的元素，通过蕴含化简得到最小路矩阵；
如图4所示，具体步骤如下：
步骤501、根据字符串与矩阵的对比法则，对数组array1中的元素与字符串矩阵ONE1一一对比；数组array1中第一次存放的是字符串展开式arrayall第一个+之前的字符；
对比法则：将array1数组中的字符串与字符串矩阵ONE1进行字符串比对，如果字符串矩阵ONE1中含有array1数组中的元素，将字符串矩阵ONE1中对应元素的位置记录，并将全2矩阵ONE2中与字符串矩阵ONE1相同的位置修改为1，全2矩阵ONE2中其余元素不变，得到由1和2组成的单行混合矩阵ONE；
步骤502、将单行混合矩阵ONE存入NUMBER矩阵中；NUMBER矩阵初始为空矩阵，第一行保存的是步骤501得到的单行混合矩阵ONE；
分割提取的第一个字符串放入数组array1中，与字符串矩阵ONE1比较后，得到由1和2组成的混合矩阵ONE，保存在NUMBER矩阵中成为第一行；
步骤503、继续遍历字符串形式展开式arrayall，根据步骤三按序选取下一个字符串保存到数组array1中，根据步骤四重新构造全2矩阵ONE，根据字符串与矩阵的对比法则，将得到的数据更新到全2矩阵ONE中得到单行混合矩阵ONE，同时令计数值numj＝0；
步骤504、将NUMBER矩阵中的每一行元素与单行混合矩阵ONE进行相减，结果保存在NUMtemp中；根据NUMtemp中元素的正数和负数的个数，更新计数值numj的值；
如果正数的个数等于0并且负数的个数大于0，用ONE中的数据替换NUMBER矩阵当前行的数据，numj＝numj+1；并进入步骤505；
如果正数的个数等于0并且负数的个数等于0，numj＝numj+1；并进入步骤505；
如果正数的个数大于0并且负数的个数等于0，numj＝numj+1；并进入步骤505；
否则进入步骤505。
步骤505、重复步骤504，直至将所有行数据处理完毕后，如果计数值numj＝0，那么就将ONE矩阵合并入NUMBER矩阵成为新的一行并进入步骤506，否则直接进入步骤506。
步骤506、返回步骤503，直至将arrayall中所有字符串判断完毕，进入步骤507；
步骤507、去除NUMBER矩阵中的重复行，得到最小路矩阵NUMBERuni。
步骤六：将最小路矩阵的元素按2的位置和数量对行重新排序，构造用于不交化运算的矩阵；
遍历最小路矩阵NUMBERuni，将矩阵中每一行所有2的项的位置保存在变量矩阵two中。变量矩阵two为一行多列的矩阵；
计算每一次变量two的长度，分别保存在数组B中，数组B中的数值表示最小路多维体矩阵NUMBERuni中每行2的数量；数组B为一行多列的矩阵。
将矩阵B转置，然后合并到最小路多维体矩阵NUMBERuni最后一列，保存为IN2矩阵；按IN2矩阵最后一列从小到大顺序重新对行排序，如果最后一列一样大则顺序比较第一列第二列至倒数第二列按从小到大排序，结果保存在IN3矩阵中。
然后去除IN3矩阵最后一列，得到与最小路多维体矩阵NUMBERuni同大小的矩阵A。
步骤七：通过基于锐积运算的不交化算法，求出不交化矩阵；
如图5所示，具体步骤如下：
步骤701、针对矩阵A中的第一行，令矩阵A的行数计数值n＝1；，依次与A矩阵中其余行进行不交化，将结果保存在不交化矩阵F中，令矩阵F为空矩阵；
如图6所示，具体步骤如下：步骤701-1、将矩阵A中的第一行元素保存到矩阵C中，令矩阵C的行数计数值ci＝1；
步骤701-2、将第n+1行元素保存到矩阵Y中，设矩阵D为空矩阵；
步骤701-3、分别计算矩阵C的第ci行+矩阵Y，以及矩阵Y-矩阵C的第ci行，并保存结果在矩阵TEMP1和矩阵TEMP2中，设置矩阵E为空矩阵。
步骤701-4、遍历矩阵TEMP1，寻找1的位置结果保存到变量one中，计算one的长度，保存到变量onel中。
步骤701-5、遍历矩阵TEMP2，寻找小于0的项，将寻找到的位置结果保存到变量big中；计算big的长度，保存到变量bigl中。
步骤701-6、判断onel是否大于0，如果是，将矩阵C的值赋值给矩阵E，此时矩阵E为单行矩阵，将矩阵E合并到矩阵D，令计数值ci＝ci+1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，直至处理完矩阵C的所有行，将矩阵D的数值赋值给矩阵C，令计数值n＝n+1，返回步骤701-2，直至A矩阵中的这一行与其余所有行，均进行不交化之后，进入步骤701-12；否则进入步骤701-7；
步骤701-7、判断bigl是否为0，如果是，对矩阵C的当前行不做任何处理；将矩阵E合并到矩阵D，令计数值ci＝ci+1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，直至处理完矩阵C的所有行，将矩阵D的数值赋值给矩阵C，令计数值n＝n+1，返回步骤701-2，直至A矩阵中的这一行与其余所有行，均进行不交化之后，进入步骤701-12；否则，进入步骤701-8；
步骤701-8、遍历矩阵C，将数值是2的项的位置信息保存在getX中，遍历Y矩阵，将数值是1的项的位置信息保存在getY中，取getX和getY的交集保存在get中。
步骤701-9、计算get的长度保存在getl中进行处理。
如果getl得值大于0，首先处理get中的第一项，将矩阵C的值赋值给矩阵E，此时矩阵E为单行矩阵，将单行矩阵E第get(1)列的数值赋值为0；然后，如果getl的值大于1，依次对get中其余项进行处理，假设处理get中的第q项，那么就将对矩阵E增加第q行，第q行的值先取为第q-1行的值，之后将矩阵E矩阵第q行，第get(q-1)列的位置的数值取为1，将第q行，第get(q)列的数值取为0，进入步骤701-10；否则，进入步骤701-10。
步骤701-10、将矩阵E合并到矩阵D，令计数值ci＝ci+1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，直至处理完矩阵C的所有行，进入步骤701-11；
步骤701-11、将矩阵D的数值赋值给矩阵C后，令计数值n＝n+1，返回步骤701-2继续，直至A矩阵中的这一行与其余所有行，均进行不交化之后，进入步骤701-12；
步骤701-12、将矩阵D的数据合并保存至矩阵F中，进入步骤702；
步骤702，从矩阵A第二行开始依次循环选取除最后一行外的剩余行保存到矩阵C中，当取矩阵A的第t行时，就令计数值n＝t。重复步骤701-2至步骤701-12，依次与矩阵中该行后的其余行进行不交化，将处理完的结果继续合并保存在不交化矩阵F中；
步骤703、将最后一行添加到不交化矩阵F中。
以下为一个不交化的例子：
先进行步骤六，得到排序后的最小路矩阵A；
最小路矩阵A为：【11212112】
【11212211】
【12112221】
首先，进行第一行【11212112】与第二行元素【11212211】之间的不交化；将第一行保存到矩阵C中，第二行元素保存到矩阵Y中；
然后，分别计算矩阵C+矩阵Y的结果保存在矩阵TEMP1：【22424323】，以及矩阵Y-矩阵C的结果保存在矩阵TEMP2：【0000010-1】，可知变量onel长度为0，变量bigl长度为1；
进入步骤701-8，getX＝【358】，getY＝【12478】，get＝【8】；
E矩阵为【11212112】，get矩阵的第一个元素为8，即get(1)的值为8，将第一行第get(1)列也就是第1行第8列的数值赋为0；得到【11212110】保存到矩阵E中；
进入步骤701-10，将矩阵E的元素合并到矩阵D进行保存，由于C只有一行，因此进入步骤701-11，将矩阵D重新赋值给矩阵C；
也就是，此时的矩阵D为【11212110】；矩阵C为【11212110】
由于第一行尚未与所有行进行不交化，因此返回步骤701-2，清空D矩阵，则D矩阵为【】，此时将要进行将新的矩阵C：【11012110】与最小路矩阵A中的第三行进行不交化，矩阵Y为【12112221】；
分别计算矩阵C第一行+矩阵Y的结果保存在矩阵TEMP1：【23324331】，以及矩阵Y-矩阵C第一行的结果保存在矩阵TEMP2：【01-100111】，可知变量onel长度为1，变量bigl长度为1；
进入步骤701-6，由于onel的值大于0，因此将矩阵C的值赋值给矩阵E，此时矩阵E为【11212110】，将E合并到矩阵D，则矩阵D的值为【11212110】。由于C只有1行，因此，将D赋值给C，C矩阵为【11212110】，由于C的第一行完成了和余下所有行的不交化，因此进入步骤701-12。
F的值为【11212110】，进入步骤702，返回步骤701-2，取A矩阵的第二行【11212211】为C，【12112221】为Y，然后，分别计算矩阵C+矩阵Y的结果保存在矩阵TEMP1：【23324432】，以及矩阵Y-矩阵C的结果保存在矩阵TEMP2：【01-1000010】，可知变量onel长度为0，变量bigl长度为1；
进入步骤701-8，getX＝【356】，getY＝【1348】，get＝【3】；E矩阵为【11212211】get矩阵的第一个元素为3，即get(1)的值为3，将第一行第get(1)列也就是第1行第3列的数值赋为0；得到【11012211】保存到矩阵E中；
进入步骤701-10，将矩阵E的元素合并到矩阵D进行保存，由于C只有一行，因此进入步骤701-11，将矩阵D重新赋值给矩阵C；
由于C的第一行完成了和余下所有行的不交化，因此进入步骤701-12
F的值为【11212110】
【11012211】进入步骤702，由于完成了A矩阵除最后一行余下行的不交化工作，因此进入步骤703，将最后一行保存到矩阵F中，则最终不交化矩阵F为【11212110】
【11012211】
【12112221】
例子结束。
步骤八：对不交化矩阵代入输入参数，求解可靠性数值；
将各个输入数据对应放到各节点的可靠性数值的数组meilie中，数组meilie中的数值顺序与字符串矩阵ONE1中变量的顺序一一对应。
将不交化矩阵F的值赋值给Fgailv，循环判断Fgailv中的每一行，为1的位置代入数组meilie中对应的可靠性数值，为0的元素代入1-可靠性数值，为2的元素赋值为1，将Fgailv中的每行元素相乘，得到的矩阵为Fprod，将Fprod的每一列值相加即为可靠性数值。
Claims (2)
1.一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，所述的大型飞机非相似冗余混合作动系统，包括4片副翼、2片升降舵和1片方向舵，每片副翼和升降舵均各由2个作动器驱动，方向舵由3个作动器驱动；其特征在于，可靠性确认方法的步骤如下：
步骤一：定义可靠性表达式的变量；
所述的可靠性表达式的变量，包括2个左外副翼作动器的可靠度，2个左内副翼作动器的可靠度，2个右外副翼作动器的可靠度，2个右内副翼作动器的可靠度，2个左升降舵作动器的可靠度，2个右升降舵作动器的可靠度，3个方向舵作动器的可靠度；4个能源节点的可靠度，3个主飞控计算机的可靠度，以及3个辅助飞控计算机的可靠度；
将可靠性表达式的变量按顺序排列，保存在字符串矩阵ONE1中，字符串矩阵ONE1＝['S1S2S3S4P1P2P3F1F2F3LOA1LOA2LIA1LIA2RIA1RIA2ROA1ROA2LE1LE2RE1RE2R1R2R3']；
LOA1为第一左外副翼作动系统的可靠度；
LOA2为第二左外副翼作动系统的可靠度；
LIA1为第一左内副翼作动系统的可靠度；
LIA2为第二左内副翼作动系统的可靠度；
RIA1为第一右内副翼作动系统的可靠度；
RIA2为第二右内副翼作动系统的可靠度；
ROA1为第一右外副翼作动系统的可靠度；
ROA2为第二右外副翼作动系统的可靠度；
LE1为第一左升降舵作动系统的可靠度；
LE2为第二左升降舵作动系统的可靠度；
RE1为第一右升降舵作动系统的可靠度；
RE2为第二右升降舵作动系统可靠度；
R1为第一方向舵作动系统的可靠度；
R2为第二方向舵作动系统的可靠度；
R3为第三方向舵作动系统的可靠度；
S1为第一能源节点的可靠度；
S2为第二能源节点的可靠度；
S3为第三能源节点的可靠度；
S4为第四能源节点的可靠度；
P1为第一主飞控计算机的可靠度；
P2为第二主飞控计算机的可靠度；
P3为第三主飞控计算机的可靠度；
F1为第一辅助飞控计算机的可靠度；
F2为第二辅助飞控计算机的可靠度；
F3为第三辅助飞控计算机的可靠度。
步骤二：运用变量计算可靠性概率的多项表达式，并展开表达式做字符化处理；
可靠性概率的多项表达式如下：
ANSWER＝(LOA+LIA+RIA+ROA)*(LE+RE)*(R)
其中，ANSWER为逻辑运算结果；
其中，LOA表示2个左外副翼；LIA表示2个左内副翼；ROA表示2个右外副翼；RIA表示2个右内副翼；LE表示2个左升降舵；RE表示2个右升降舵；R表示1片方向舵；
将多项表达式展开为各项相加的展开式，表示为字符串形式arrayall；
步骤三：对字符化处理后的可靠性概率的多项表达式，进行分割提取后存入数组array1中；
遍历字符串形式展开式arrayall，判断字符串中所有“+”的位置，将第一个“+”之前的字符串，最后一个“+”之后的字符串，以及相邻两个“+”之间的字符串循环更新到数组array1中；
步骤四：根据字符串矩阵ONE1所含有元素的个数，构造对应列的全2矩阵ONE2；
步骤五：根据对比法则判断数组array1中的元素，通过蕴含化简得到最小路矩阵；
步骤501、根据字符串与矩阵的对比法则，对数组array1中的元素与字符串矩阵ONE1一一对比；数组array1中第一次存放的是字符串展开式arrayall第一个+之前的字符；
对比法则如下：将数组array1中的字符串与字符串矩阵ONE1进行字符串比对，如果字符串矩阵ONE1中含有数组array1中的元素，将字符串矩阵ONE1中对应元素的位置记录，并将全2矩阵ONE2中与字符串矩阵ONE1相同的位置修改为1，得到由1和2组成的单行混合矩阵ONE；
步骤502、将单行混合矩阵ONE存入NUMBER矩阵中；NUMBER矩阵初始为空矩阵，第一行保存的是步骤501得到的单行混合矩阵ONE；
步骤503、继续遍历字符串形式展开式arrayall，按序选取下一个字符串保存到数组array1中，重新构造全2矩阵ONE，根据步骤501对比法则，将数组array1中的元素与字符串矩阵ONE1对比，结果更新到单行混合矩阵ONE，定义计数值numj＝0；
步骤504、依次对NUMBER矩阵中每一行元素进行如下处理：
将NUMBER矩阵中某行元素与单行混合矩阵ONE进行相减，并将结果保存在行矩阵NUMtemp中，根据NUMtemp中元素的正数和负数的个数，更新计数值numj；如果正数的个数等于0并且负数的个数大于0，用ONE中的数据替换NUMBER矩阵中该行的数据，更新numj自加1；
如果正数的个数等于0并且负数的个数等于0，更新numj自加1；
如果正数的个数大于0并且负数的个数等于0，更新numj自加1；
步骤505、将NUMBER矩阵中所有行进行步骤504后，判断numj是否等于0，如果是，将单行混合矩阵ONE作为NUMBER矩阵中新的一行保存，进入步骤506；否则直接进入步骤506；
步骤506、返回步骤503，直至将arrayall中所有字符串判断完毕；
步骤507、去除NUMBER矩阵中的重复行，得到最小路矩阵NUMBERuni；
步骤六：将最小路矩阵的元素按2的位置和数量对行重新排序，构造用于不交化算法的矩阵；
遍历最小路矩阵NUMBERuni，统计每一行中所有2的项数，合并到最小路多维体矩阵NUMBERuni最后一列，根据最后一列的数值，按从小到大顺序重新对矩阵NUMBERuni中的行排序，如果某两行的最后一列的数值一样大，则顺序比较两行中对应列的数值，根据数值从小到大对行排序；最后去除矩阵NUMBERuni最后一列，得到与最小路多维体矩阵NUMBERuni同大小的矩阵A；
步骤七：通过基于锐积运算的不交化算法，求出不交化矩阵；
步骤701、取矩阵A中的第一行为处理行，令矩阵A的行数计数值n＝1；依次与A矩阵中其余行进行不交化，将结果保存在不交化矩阵F中，矩阵F初始为空；
具体步骤为：
步骤701-1、将矩阵A中的第一行元素保存到矩阵C中，令矩阵C的行数计数值ci＝1；
步骤701-2、将矩阵A中第n+1行元素保存到矩阵Y中，设矩阵D为空矩阵；
步骤701-3、分别计算矩阵C的第ci行+矩阵Y，以及矩阵Y-矩阵C的第ci行，并保存结果在矩阵TEMP1和矩阵TEMP2中，设置矩阵E为空矩阵；
步骤701-4、遍历矩阵TEMP1，寻找1的位置结果保存到变量one中，计算one的长度，保存到变量onel中；
步骤701-5、遍历矩阵TEMP2，寻找小于0的项，将寻找到的位置结果保存到变量big中；计算big的长度，保存到变量bigl中；
步骤701-6、判断onel是否大于0，如果是，将矩阵C的第ci行合并给矩阵E，将矩阵E合并到矩阵D，令计数值ci自增1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，直至处理完矩阵C的所有行，将矩阵D赋值给矩阵C，令计数值n自增1，返回步骤701-2，直至A矩阵中的处理行与其余所有行，均进行不交化之后，进入步骤701-12；否则进入步骤701-7；
步骤701-7、判断bigl是否为0，如果是，将矩阵E合并到矩阵D，令计数值ci自增1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，直至处理完矩阵C的所有行，将矩阵D赋值给矩阵C，令计数值n自增1，返回步骤701-2，直至A矩阵中的处理行与其余所有行，均进行不交化之后，进入步骤701-12；否则，进入步骤701-8；
步骤701-8、遍历矩阵C，将数值是2的项的位置保存在getX中，遍历Y矩阵，将数值是1的项的位置信息保存在getY中，取getX和getY的交集保存在get中；
步骤701-9、计算get的长度保存在getl中进行处理；
如果getl得值大于0，首先处理get中的第一项，将矩阵C的值赋值给矩阵E，此时矩阵E为单行矩阵，将单行矩阵E第get(1)列的数值赋值为0；然后，依次对get(q)进行处理，q大于等于1，处理get(q)时，将矩阵E增加第q行，第q行的值先取为矩阵E第q-1行的值，之后将矩阵E第q行第get(q-1)列的位置的数值取为1，将矩阵E第q行第get(q)列的数值取为0；最后，进入步骤701-10；
否则，直接进入步骤701-10；
步骤701-10、将矩阵E合并到矩阵D，判断是否处理完矩阵C的所有行，若否，令计数值ci自增1，返回步骤701-3继续处理矩阵C的第ci行，若是直接进入步骤701-11；
步骤701-11、将矩阵D的数值赋值给矩阵C，令计数值n自增1，令ci＝1，返回步骤701-2继续，直至A矩阵中的处理行与其余所有行均进行不交化之后，进入步骤701-12；
步骤701-12、将矩阵D的数据合并保存至矩阵F中，进入步骤702；
步骤702，从矩阵A第二行开始依次循环选取除最后一行外的剩余行作为处理行，将处理行保存到矩阵C中，重复步骤701-2至步骤701-12，依次与矩阵中该处理行行后的其余行进行不交化，将处理完的结果继续合并保存在不交化矩阵F中；
步骤703、将最后一行添加到不交化矩阵F中；
步骤八：对不交化矩阵代入输入参数，求解可靠性数值；
根据输入参数，将每项的数值代入不交化矩阵F中，求出最终的飞机可靠性数值。
2.如权利要求1所述的一种基于最小路不交化的飞机非相似冗余混合作动系统可靠性确认方法，其特征在于，所述的步骤二中，
LOA＝SLOA1*(PLOA1+FLOA1)*LOA1+SLOA2*(PLOA2+FLOA2)*LOA2；
LIA＝SLIA1*(PLIA1+FLIA1)*LIA1+SLIA2*(PLIA2+FLIA2)*LIA2；
RIA＝SRIA2*(PRIA2+FRIA2)*RIA2+SRIA1*(PRIA1+FRIA1)*RIA1；
ROA＝SROA2*(PROA2+FROA2)*ROA2+SROA1*(PROA1+FROA1)*ROA1；
LE＝SLE1*(PLE1+FLE1)*LE1+SLE2*(PLE2+FLE2)*LE2；
RE＝SRE1*(PRE1+FRE1)*RE1+SRE2*(PRE2+FRE2)*RE2；
R＝SR1*(PR1+FR1)*R1+SR2*(PR2+FR2)*R2+SR3*(PR3+FR3)*R3；
以上公式中，首字母为S的表达式取值为S1，S2，S3或S4；首字母为P的表达式取值为P1，P2或P3，首字母为F的表达式取值为F1，F2或F3。
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