CN108418208A - 一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法和系统，包括：S1，确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；S2，基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；S3，基于各个负载的优先级，对所述接入负载组中各个负载的启动时间进行穷举遍历，得到接入负载组的最优启动时间。本发明能够有效地减少负载启动对电网的冲击影响，从而提高了民机电网的稳定性。

Description

一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及民机机电系统综合管理技术领域，特别涉及一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法和系统。

背景技术

现有多电系统的负载管理技术研究状况如下：

1、国外研究现状

目前，国外针对飞机负载管理技术的工作主要是为解决负载管理应用中的各种问题。例如，B777和B787的飞机电气负载管理系统(ELMS)，能够对负载进行控制管理，实现外部电源和发电机过载保护，负载自动复位，以及负载交错启动等负载管理功能。通过查阅相关文献可发现，目前国外典型应用的电气负载管理方法大多局限在通过定优先级来进行负载控制，仅能避免发电机过载，却无法实现根据不同飞行阶段改变负载优先级，实现基于动态优先级的负载智能管理。

2、国内研究现状

目前，我国针对飞机电气负载管理系统的研究大多是基于传统飞机的电气系统，针对多电飞机的负载管理系统研究还较少。另外，针对负载管理方法的研究主要集中在负载稳态管理方法上，没有考虑大负载加载对电网的冲击影响。在飞机负载动态管理方法研究方面，仅分析了大负载启动特性，并没有据此进行多负载启动动态管理方法的研究。

在实现本发明的过程中，发明人发现至少存在如下问题：

目前，国内的研究工作大多是针对负载稳态时的管理方法，没有考虑大负载加载时对电网的冲击影响。在飞机负载动态管理方法研究方面，仅分析了大负载启动特性，并没有据此进行多负载启动动态管理方法的研究。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法和系统。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法，包括：S1，确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；S2，基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；S3，基于各个负载的优先级，对接入负载组中各个负载的启动时间进行穷举遍历，得到接入负载组的最优启动时间。

进一步地，步骤S3包括：S301，设定i为循环变量，且初始值为2；S302，确定接入负载组的第i个负载的遍历时间范围，第i个负载的遍历时间范围为大于或等于前一个负载的预启动时间且小于或等于前一个负载启动并达到稳定状态的时间，每个负载的预启动时间满足如下约束条件：当前负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及接入负载组的每一负载的预启动时间大于或等于前一个负载的预启动时间；S303，在确定的各个负载的遍历时间范围内进行遍历，确定满足约束条件的各个负载的启动时间，得到接入负载组的启动时间集合；S304，获取所有符合约束条件的接入负载组的启动时间集合；S305，以接入负载组最后一个负载的最小启动时间对应的负载组启动时间，作为接入负载组的最优启动时间。

进一步地，步骤S303包括：S3031，将前i-1个负载的当前瞬时功率曲线保持不动，在第i个负载的当前移动时间的基础上，将第i个负载的瞬时功率曲线沿时间轴依次移动一个预定时间单位进行遍历；S3032，判断i是否小于N，N为接入负载组中的负载数量；S3033，若是，将i+1赋值给i，并返回步骤S302；否则，执行步骤S3034；S3034，判断是否遍历完第i个负载的遍历时间范围；S3035，若遍历完，则判断i是否等于2；若未遍历完，返回步骤S3031；S3036，若i不等于2时，将i-1赋值给i，并返回步骤S3034；若i＝2时，执行步骤S304。

进一步地，接入负载组中每个负载的预启动时间，采用如下方法获取：S3010，确定接入负载组中第一个负载的预启动时间为零；S3011，判断当前负载是否能够与前一个负载同时启动；S3012a，若是，则将前一个负载的预启动时间作为当前负载的预启动时间；S3012b，否则，将当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位；S3013，判断当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率是否不大于功率限额；S3014a，若是，则将当前移动后的时间作为当前负载的预启动时间；S3014b，否则，返回步骤S3012b，直至当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额。

进一步地，步骤S2包括：S20，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；S21，判断当前叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；S22a，若超过，则判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则跳过当前负载且返回步骤S20继续叠加下一优先级负载，如果是最后一个负载，则执行步骤S23；S22b，若未超过，则判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则返回步骤S20继续叠加下一优先级负载，直至叠加完所有负载，如果是最后一个负载，则执行步骤S23；S23，将叠加过的且符合前述判断条件的负载作为接入负载组。

进一步地，当同一优先级包括多个负载时，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加的步骤包括：按照负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，依次叠加该同一优先级中的多个负载。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统，包括：优先级确定模块，用于确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；接入负载组确定模块，用于基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；遍历模块，用于基于各个负载的优先级，对接入负载组中各个负载的启动时间进行穷举遍历，得到接入负载组的最优启动时间。

进一步地，遍历模块包括：设定子模块，用于设定i为循环变量，且初始值为2；遍历时间范围确定子模块，用于确定接入负载组中第i个负载的遍历时间范围，且第i个负载的遍历时间范围为大于或等于前一个负载的预启动时间且小于或等于前一个负载完全启动并达到稳定状态的时间，每个负载预启动时间满足如下约束条件：当前负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及接入负载组中每一负载的预启动时间大于或等于前一负载的预启动时间；遍历子模块，用于在确定的各个负载的遍历时间范围内进行遍历，确定满足约束条件的各个负载的启动时间，作为接入负载组的启动时间集合；启动时间集合获取子模块，用于获取所有符合约束条件的接入负载组的启动时间集合；最优启动时间确定子模块，用于以接入负载组最后一个负载启动时间最小所对应的负载组启动时间，作为接入负载组的最优启动时间。

进一步地，遍历子模块包括：移动单元，用于将前i-1个负载的当前瞬时功率曲线保持不动，在第i个负载的当前移动时间的基础上，将第i个负载的瞬时功率曲线沿时间轴依次移动一个时间单位进行遍历；第一判断单元，用于判断i是否小于N，N为接入负载组中的负载数量，和当i小于N时，将i+1赋值给i，并返回遍历时间范围确定子模块和移动单元执行相应操作，N为接入负载组中的负载数量，以及当i等于N时，由第二判断单元执行相应操作；第二判断单元，用于判断是否遍历完第i个负载的遍历时间范围；第二判断结果输出单元，用于当遍历完第i个负载的遍历时间范围，且当i不等于2时，将i-1赋值给i，返回第二判断单元执行相应操作；以及当遍历完第i个负载的遍历时间范围，且当i＝2时，由启动时间集合获取子模块执行相应操作；以及当未遍历完第i个负载的遍历时间范围，返回移动单元继续执行相应操作。

进一步地，遍历时间范围确定子模块包括：第一负载预启动时间确定单元，用于确定接入负载组中第一个负载的预启动时间为零；第三判断单元，用于判断当前负载是否能够与前一个负载同时启动，和当前负载能够与前一个负载同时启动时，则将前一个负载的预启动时间作为当前负载的预启动时间；以及当前负载不能够与前一个负载同时启动时，将当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位；第四判断单元，用于判断当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率是否不大于功率限额；和当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额时，将当前移动后的时间作为当前负载的预启动时间；以及当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率大于功率限额时，继续当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位，直至当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额。

进一步地，接入负载组确定模块包括：叠加子模块，用于按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；功率限额判断子模块，用于判断当前叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；和若当前叠加得到的负载总功率超过功率限额时，判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则跳过当前负载且返回叠加子模块继续叠加下一优先级负载，如果是最后一个负载，则由确定子模块执行相应操作；以及若当前叠加得到的负载总功率未超过功率限额时，则判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则返回叠加子模块继续叠加下一优先级负载，直至叠加完所有负载，如果是最后一个负载，则由确定子模块执行相应操作；确定子模块，用于将叠加过的且符合前述判断条件的负载作为接入负载组。

进一步地，叠加子模块还用于：按照负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，依次叠加该同一优先级中的多个负载。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；然后基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；进而基于各个负载的优先级，对接入负载组中各个负载的启动时间进行穷举遍历，得到接入负载组的最优启动时间。

本发明实施例提供的一种民机多电系统的负载管理方法具有如下优点：

1、按照不同的飞行任务和不同的飞行阶段，对多电系统负载的动态优先级划分方法能够准确描述负载的重要程度；

2、基于穷举遍历方法能够有效地找到指定负载顺序下的最小启动时间和启动序列，按此方法依次启动负载能够减少对飞机电网的冲击，提高了飞机电网的稳定性。

附图说明

图1是接入负载组中全部负载同时启动的示意图；

图2是本发明实施例一的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；

图3是本发明实施例二的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；

图4是本发明实施例三的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；

图5是本发明实施例四的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；

图6是本发明实施例五的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图；

图7是本发明实施例六中步骤S20的一种实施方式的流程示意图；

图8是本发明实施例六中步骤S20的另一种实施方式的流程示意图；

图9是本发明实施例一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统的结构示意图；

图10是本发明实施例一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统中遍历模块的结构示意图；

图11是本发明实施例一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统中遍历子模块的结构示意图；

图12是本发明实施例一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统中遍历时间范围确定子模块的结构示意图；

图13是本发明实施例一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统中接入负载组确定模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在飞机负载管理系统中，民机对启动时间没有严格要求，但由于负载数量众多、操作复杂，以及电网容量固定，需考虑到飞机电气系统健康管理等因素，往往对负载加载时的瞬时总功率进行限制，在功率限额内加卸载以保证其他负载的可靠供电和电网稳定性。但这样会存在一个问题，就是没办法保证最大数目负载的接通。另外，由于负载同时加载对电网冲击较大，如图1所示，当所有负载同一时刻起动，此时的启动总时间为最小值，但是这样会引起大电流涌动拉低电网电压，同时瞬时电功率可达稳定状态的多倍，因此需要进行各个负载加载时间的优化。具体地，可通过负载的交错起动实现减小叠加瞬时功率、降低电网冲击影响的目标，通过精准控制负载的加载时间实现交错起动，满足动态加载管理要求。本发明在限定电网当前允许的功率限额的情况下，对各个负载的加载时间在约束范围内进行穷举遍历，以达到在满足功率限额下，负载的起动时间最小。在本发明实施例中，如无特别说明，功率限额均是指电网当前允许的功率限额，记为P_limit。

需要说明的是，本发明以下所有实施例所提到的前一个负载、后一个负载、第i个负载和最后一个负载均是指按照步骤S1确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级后并按照优先级从高到低进行排序后的负载顺序，当前负载是指当前进行叠加的负载，高优先级负载是指优先级大于当前负载优先级的负载。

实施例一

图2是本发明实施例一的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。

如图2所示，该负载管理方法包括如下步骤：

S1，确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；

本发明中负载优先级是根据飞机所处不同飞行阶段来确定的，由于飞机在不同飞行阶段，对同一负载的供电需求不同，因此，各个负载优先级在飞机的不同飞行阶段会发生变化，在介绍负载优先级划分之前，请允许先介绍一下飞机负载类型和各个类型负载对于飞机的作用：

飞机上的多电系统可以划分为飞行关键负载、任务关键负载和一般负载，飞行关键负载是指为保证飞机飞行安全所必需的用电设备；任务关键负载是指为完成特定的飞行任务所需的用电设备；一般负载是指除去飞行关键负载和任务关键负载之外的其他用电设备，例如：照明设备。在一般情况下，三种类型负载的重要程度依次降低。即，当飞机供电系统正常时，飞机全部负载都能正常供电；电源系统发生故障无法保证正常供电时，卸载一般负载，尽量保证任务关键负载和飞行关键负载的供电；当主电源全部失效时，卸载一般负载和任务关键负载，由应急电源向飞行关键负载供电。

而民用飞机的飞行阶段又可划分为地面、滑行、起飞、爬行、巡航、下降、进场、着陆、滑跑和应急返航。因此，对负载进行优先级划分，需根据其所处的飞行阶段和飞行任务进行动态划分。

在每一飞行阶段下，飞机可能会执行不同的任务，比如飞机的载客任务，在该任务下，需要舒适的客舱环境，因此，在此任务下环控系统的调温、调压功能具有较高的优先级，而照明任务相对优先级最低。

下面以典型机电负载电环控系统、电防除冰系统、电作动系统及电刹车系统为例，给出在全飞行包线下多电负载的优先级。其中，负载的优先级定义为：1代表一般负载，2代表任务关键负载，3代表飞行关键负载，表1给出了民机多电系统负载动态优先级设置的一个示例。

表1全飞行包线下民机多电系统负载的动态优先级设置

飞行状态	电环控	电防除冰	电作动	电刹车
					预热	1	2	2	3
滑出	2	2	2	3
					起飞	2	3	3	1
爬升	2	3	3	1
					巡航	2	2	2	1
下降	2	3	3	1
					进近	2	3	3	1
降落	2	1	3	1
					滑入	1	1	2	3

S2，基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；

其中，步骤S2包括如下子步骤：

S21，确定电网当前允许的功率限额；

S22，获取飞机当前所处飞行阶段所需启动负载；

飞机当前所处飞行阶段所需启动负载是指飞机完成当前飞行阶段飞行任务及保证飞行安全以及在其他需要用电地方所需启动的所有负载。这些负载包括飞行关键负载、任务关键负载和/或一般负载。

S23，基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，在飞机当前所处飞行阶段所需启动负载中确定能够满足供电需求的负载，作为接入负载组。

其中，电网的功率限额是根据飞机电源系统工作状态和供电容量，以及飞机飞行阶段和状态设定供电系统过载系数计算得到的供电系统可用电能功率限额，具体计算方法为：电网的功率限额＝电网的额定功率×电网允许的过载系数，其中，过载系数按照时间来确定，比如5分钟的过载系数为1.25倍，5秒的过载系数为1.75倍。

S3，基于各个负载的优先级，对接入负载组中各个负载的启动时间进行穷举遍历，得到接入负载组的最优启动时间。

穷举遍历是指在设定的约束范围内，寻找接入负载组中每个负载满足设定的约束条件的所有可能的启动时间。

实施例二

图3是本发明实施例二的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。

如图3所示，步骤S3包括如下子步骤：

S301，设定i为循环变量，且初始值为2；

S302，确定接入负载组中第i个负载的遍历时间范围，且第i个负载的遍历时间范围为大于或等于前一个负载的预启动时间且小于或等于前一个负载完全启动并达到稳定状态的时间，每个负载的预启动时间满足如下约束条件：当前负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及接入负载组中每一负载的预启动时间大于或等于前一负载的预启动时间；

S303，在确定的各个负载的遍历时间范围内进行遍历，确定满足约束条件的各个负载的启动时间，作为接入负载组的启动时间集合；

S304，获取所有符合约束条件的接入负载组的启动时间集合；

S305，以负载组最后一个负载最小启动时间所对应的负载组启动时间，作为接入负载组的最优启动时间。

实施例三

图4是本发明实施例三的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。

如图4所示，步骤S303包括：

S3031，将前i-1个负载的当前瞬时功率曲线保持不动，在第i个负载的当前移动时间的基础上，将第i个负载的瞬时功率曲线沿时间轴依次移动一个预定时间单位进行遍历；

具体地，可以是将前i-1个负载的瞬时功率曲线保持在预启动时间不变，也可以是保持在当前次移动后所处的时间轴上的位置处不动。另外，由于每个负载的遍历时间范围具有两个端点，因此，可以是以任一端点为起点，将第i个负载的瞬时功率曲线沿时间轴依次移动一个预定时间单位，预定时间单位可以是0.001秒，但本发明不以此为限。

S3032，判断i是否小于N，N为接入负载组中的负载数量；

S3033，若是，将i+1赋值给i，并返回步骤S302；否则，执行步骤S3034；

S3034，判断是否遍历完第i个负载的遍历时间范围；

其中，判断是否遍历完第i个负载的遍历时间范围是指判断是否将瞬时功率曲线沿时间轴依次移动至任一端点值处，如果以遍历时间范围的左端值为起点，则右端值为遍历时间范围的终点，该步骤S3034为：判断是否将瞬时功率曲线沿时间轴移动至右端点值处。类似地，如果以遍历时间范围的右端值为起点，则左端值为遍历时间范围的终点，该步骤S3034为：判断是否将瞬时功率曲线沿时间轴移动至左端点值处。

S3035，若遍历完，则判断i是否等于2；若未遍历完，返回步骤S3031。

S3036，若i不等于2时，将i-1赋值给i，并返回步骤S3034；若i＝2时，执行步骤S304。

实施例四

图5是本发明实施例四的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。

如图5所示，接入负载组中每个负载的预启动时间按照如下方法获取：

S3010，确定接入负载组中第一个负载的预启动时间为零；

S3011，判断当前负载是否能够与前一个负载同时启动；

S3012a，若是，则将前一个负载的预启动时间作为当前负载的预启动时间；

S3012b，否则，将当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位；

其中，预设时间单位可以设定为与预定时间单位相同，也可以设定为不同。

S3013，判断当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率是否不大于功率限额；

S3014a，若是，则将当前移动后的时间作为当前负载的预启动时间；

S3014b，否则，返回步骤S3012b，直至当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额。

进一步地，在前一实施例的基础上，还可以包括如下步骤：

S3015，判断i是否小于N；

S3016，若i小于N，则将i+1赋值给i，并返回步骤S3011；若i不小于N，则结束，得到接入负载组中全部负载的预启动时间。

实施例五

图6是本发明实施例五的一种民机多电系统的负载管理方法的流程示意图。

如图6所示，步骤S2包括：

S20，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；

其中，各个负载的额定功率是指各个负载额定工作容量。

S21，判断当前叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；

S22a，若超过，则判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则跳过当前负载且返回步骤S20继续叠加下一优先级负载，如果是最后一个负载，则执行步骤S23；

S22b，若未超过，则判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则返回步骤S20继续叠加下一优先级负载，直至叠加完所有负载，如果是最后一个负载，则执行步骤S23；

S23，将叠加过的且符合前述判断条件的负载作为接入负载组。

具体地，步骤S20在实施时，包括以下两种实施方式：

实施方式一：

如图7所示，当每个优先级包括一个负载时，包括如下步骤：

S201a，根据当前飞行阶段所需负载的优先级逐一叠加各个优先级中负载的额定功率；

S202a,当叠加的额定功率超过功率限额时，回溯至上一优先级负载，跳过超额的负载，进入下一优先级负载比对；直至无法加载更多负载。在负载总功率不超过功率限额的前提下，保证尽量多的负载供电，即在功率限额下，以接通负载数目最大为性能指标目标，此时能够达到基于负载优先级的电能最优利用。

实施方式二：

如图8所示，当某一优先级包括两个及以上负载时，包括如下步骤：

S201b，根据当前飞行阶段所需负载的优先级，以及负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，对当前飞行阶段所需负载进行排序；

S202b,按照排序后从前到后的顺序逐一叠加排序后负载；

S203b,当叠加的额定功率超过功率限额时，回溯至上一叠加负载，跳过超额的负载，进入下一排序负载比对；直至无法加载更多负载。此时能够达到基于负载优先级的电能最优利用。

本发明穷举遍历的原理是：先保持前N-1个负载时间不变，遍历第N个负载的所有可能起动时间；之后起动第N-1个负载，每延迟一个单位，遍历第N个负载的所有可能起动时间，直至第N-1个负载所有可能起动时间穷举完全；再开始起动第N-2个负载，依次遍历在此情况下的第N-1个和第N个负载的所有情况；以此类推，直至遍历完全第2个负载的所有可能性，穷举遍历完成。其中，每次遍历时，若叠加瞬时总功率峰峰值不大于功率限额值，则输出负载启动时间管理方案，并计算出当前启动完全时间。最后根据完成所有负载起动时间T进行排序，得到时间最小的管理策略。

下面通过举例对前述实施例的过程进行详细说明：

一、确定预启动时间；

假设接入负载组中有5个负载，假设对这5个负载进行优先级排序后，各个负载均采用第1负载、第2负载、第3负载、第4负载和第5负载来表示，则首先需要通过实施例四的方法确定这5个负载的预启动时间：

设定第1负载的预启动时间为零；

确定第2负载是否能与第1负载同时启动；

如果第1负载和第2负载同时启动满足约束条件，则第2负载的预启动时间为零；

如果第1负载和第2负载同时启动不满足约束条件，则需要将第2负载的瞬时功率曲线沿时间轴延迟一个时间单位；

判断两者的瞬时功率曲线叠加后的功率峰峰值是否满足约束条件；

如果满足约束条件，则将当前移动后时间作为第2负载的预启动时间；

如果不满足约束条件，则需要将第2负载的瞬时功率曲线沿时间轴继续延迟一个时间单位，直至满足约束条件；

确定第3负载是否能与第2负载同时启动；

如果第3负载和第2负载同时启动满足约束条件，则第3负载的预启动时间为第2负载的预启动时间；

如果第3负载和第2负载同时启动不满足约束条件，则将第3负载的瞬时功率曲线以第2负载的预启动时间为起点延迟一个预定时间单位；

判断该3个负载的瞬时功率曲线叠加后的功率峰峰值是否满足约束条件；

如果满足约束条件，则将当前移动后时间作为第3负载的预启动时间；

如果不满足约束条件，则需要将第3负载的瞬时功率曲线沿时间轴继续延迟一个时间单位，直至满足约束条件；

同理，第4负载和第5负载采用与前述相同的方法确定预启动时间。

二、寻找接入负载组的最优启动时间。

确定该5个负载的遍历时间范围，其中，每一负载的遍历时间范围为大于或等于前一优先级负载的预启动时间且小于或等于该负载完全启动所需时间；例如：第3负载的遍历时间范围为大于或等于第2负载的预启动时间且小于或等于第2负载完全启动所需时间；

设定当前负载为i，i的初始值为2,且i≤N；

设定5个负载分别在其预启动时间上，具体地，设定第1个负载的启动时间为0，第2个负载的初始启动时间为其预启动时间，第3个负载的初始启动时间为其预启动时间，第4个负载的初始启动时间为其预启动时间，第5个负载的初始启动时间为其预启动时间。

该5个负载穷举遍历的过程具体是：

S101，保持前1个负载的瞬时功率曲线不动，将第2个负载的瞬时功率曲线在其遍历时间范围内移动一个预设时间单位；

S102，将第3个负载的瞬时功率曲线在其遍历时间范围内移动一个预设时间单位；

S103，将第4个负载的瞬时功率曲线在其遍历时间范围内移动一个预设时间单位；

S104，遍历第5个负载的遍历时间范围；

S105，当第5个负载的遍历时间范围遍历结束，返回S103和S104，直至遍历完第4个负载的遍历时间范围，即第4个负载的瞬时功率曲线移动至遍历时间范围的端点值处，返回S102，直至遍历完第3个负载的遍历时间范围，即第3个负载的瞬时功率曲线移动至遍历时间范围的端点值处，返回S101，直至遍历完第2个负载的遍历时间范围，即第2个负载的瞬时功率曲线移动至遍历时间范围的端点值处。

对于第5个负载而言，第5个负载的遍历时间范围遍历结束具体是：保持前4个负载的瞬时功率曲线在各自的预启动时间位置处不动；

S201，将第5个负载的瞬时功率曲线在其遍历时间范围内依次移动一个预设时间单位；

S202，当第5个负载的瞬时功率曲线移动至遍历时间范围的端点值处，则认为遍历完第5个负载的遍历时间范围。

对于第4个负载而言，第4个负载的遍历时间范围遍历结束具体是：

S301，保持前3个负载的瞬时功率曲线不动，将第4个负载的瞬时功率曲线在其遍历时间范围内移动一个预设时间单位，并遍历第5个负载的遍历时间范围；

S302，重复前一步骤S301，直至第4个负载的瞬时功率曲线移动至遍历时间范围的端点值处，认为遍历完第4个负载的遍历时间范围；

对于第3个负载而言，第3个负载的遍历时间范围遍历结束具体是：

S401，保持前2个负载的瞬时功率曲线不动，将第3个负载的瞬时功率曲线在其遍历时间范围内移动一个预设时间单位；

S402，将第4个负载的瞬时功率曲线在其遍历时间范围内移动一个预设时间单位；

S403，遍历第5个负载的遍历时间范围；

S404，当第5个负载的遍历时间范围遍历结束，返回S402，直至遍历完第4个负载的遍历时间范围，即第4个负载的瞬时功率曲线移动至遍历时间范围的端点值处，返回S401，直至遍历完第3个负载的遍历时间范围，即第3个负载的瞬时功率曲线移动至遍历时间范围的端点值处。

当所有负载穷举遍历完成后，输出所有负载拟合后的瞬时功率曲线峰峰值不大于功率限额的负载组。以最后一个负载启动时间最小所对应的负载组启动时间，作为接入负载组的最优启动时间。

基于穷举遍历算法，负载组所对应的可能启动时间数目如下：

假如，对于第2个负载而言，假如其遍历时间范围为20个预设时间单位，第3个负载的遍历时间范围为50个预设时间单位，第4个负载的遍历时间范围为100个预设时间单位，第5个负载的遍历时间范围为100个预设时间单位，则负载组的可能启动时间具有20*50*100*100种变动情况。

如图9所示，一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统，包括：

优先级确定模块，用于确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；

接入负载组确定模块，用于基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；

遍历模块，用于基于各个负载的优先级，对接入负载组中各个负载的启动时间进行穷举遍历，得到接入负载组的最优启动时间。

如图10所示，遍历模块包括：

设定子模块，用于设定i为循环变量，且初始值为2；

遍历时间范围确定子模块，用于确定接入负载组中第i个负载的遍历时间范围，且第i个负载的遍历时间范围为大于或等于前一个负载的预启动时间且小于或等于前一个负载完全启动并达到稳定状态的时间，每个负载预启动时间满足如下约束条件：当前负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及接入负载组中每一负载的预启动时间大于或等于前一负载的预启动时间；

遍历子模块，用于在确定的各个负载的遍历时间范围内进行遍历，确定满足约束条件的各个负载的启动时间，作为接入负载组的启动时间集合；

启动时间集合获取子模块，用于获取所有符合约束条件的接入负载组的启动时间集合；

最优启动时间确定子模块，用于以接入负载组最后一个负载启动时间最小所对应的负载组启动时间，作为接入负载组的最优启动时间。

如图11所示，遍历子模块包括：

移动单元，用于将前i-1个负载的当前瞬时功率曲线保持不动，在第i个负载的当前移动时间的基础上，将第i个负载的瞬时功率曲线沿时间轴依次移动一个时间单位进行遍历；

第一判断单元，用于判断i是否小于N，N为接入负载组中的负载数量，和当i小于N时，将i+1赋值给i，并返回遍历时间范围确定子模块和移动单元执行相应操作，N为接入负载组中的负载数量，以及当i等于N时，由第二判断单元执行相应操作；

第二判断单元，用于判断是否遍历完第i个负载的遍历时间范围；

第二判断结果输出单元，用于当遍历完第i个负载的遍历时间范围，且当当i不等于2，即2＜i≤N时，将i-1赋值给i，返回第二判断单元执行相应操作；以及当遍历完第i个负载的遍历时间范围，且当i＝2时，由启动时间集合获取子模块执行相应操作；以及当未遍历完第i个负载的遍历时间范围，返回移动单元继续执行相应操作。

如图12所示，遍历时间范围确定子模块包括：

第一负载预启动时间确定单元，用于确定接入负载组中第一个负载的预启动时间为零；

第三判断单元，用于判断当前负载是否能够与前一个负载同时启动，和当前负载能够与前一个负载同时启动时，则将前一个负载的预启动时间作为当前负载的预启动时间；以及当前负载不能够与前一个负载同时启动时，将当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位；

第四判断单元，用于判断当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率是否不大于功率限额；和当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额时，将当前移动后的时间作为当前负载的预启动时间；以及当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率大于功率限额时，继续当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位，直至当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额。

如图13所示，接入负载组确定模块包括：

叠加子模块，用于按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；

功率限额判断子模块，用于判断当前叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；和若当前叠加得到的负载总功率超过功率限额时，判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则跳过当前负载且返回叠加子模块继续叠加下一优先级负载，如果是最后一个负载，则由确定子模块执行相应操作；以及若当前叠加得到的负载总功率未超过功率限额时，则判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则返回叠加子模块继续叠加下一优先级负载，直至叠加完所有负载，如果是最后一个负载，则由确定子模块执行相应操作；

确定子模块，用于将叠加过的且符合前述判断条件的负载作为接入负载组。

进一步地，叠加子模块还用于：按照负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，依次叠加该同一优先级中的多个负载。

需要说明的是，本发明一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统是与涉及计算机程序流程的一种基于穷举遍历法民机多电系统负载管理方法一一对应的装置/系统，由于在前已经对一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法的步骤流程进行了详细描述，在此不再对一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理系统的实施过程进行赘述。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法，其特征在于，包括：

S1，确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；

S2，基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；

S3，基于各个负载的优先级，对所述接入负载组中各个负载的启动时间进行穷举遍历，得到接入负载组的最优启动时间。

2.根据权利要求1所述的负载管理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S301，设定i为循环变量，且初始值为2；

S302，确定所述接入负载组的第i个负载的遍历时间范围，所述第i个负载的遍历时间范围为大于或等于前一个负载的预启动时间且小于或等于所述前一个负载启动并达到稳定状态的时间，每个负载的所述预启动时间满足如下约束条件：当前负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及所述接入负载组的每一负载的所述预启动时间大于或等于前一个负载的所述预启动时间；

S303，在确定的各个负载的遍历时间范围内进行遍历，确定满足所述约束条件的各个负载的启动时间，得到所述接入负载组的启动时间集合；

S304，获取所有符合所述约束条件的所述接入负载组的启动时间集合；

S305，以所述接入负载组最后一个负载的最小启动时间对应的负载组启动时间，作为所述接入负载组的最优启动时间。

3.根据权利要求2所述的负载管理方法，其特征在于，所述步骤S303包括：

S3031，将前i-1个负载的当前瞬时功率曲线保持不动，在第i个负载的当前移动时间的基础上，将第i个负载的瞬时功率曲线沿时间轴依次移动一个预定时间单位进行遍历；

S3032，判断i是否小于N，N为所述接入负载组中的负载数量；

S3033，若是，将i+1赋值给i，并返回步骤S302；否则，执行步骤S3034；

S3034，判断是否遍历完第i个负载的遍历时间范围；

S3035，若遍历完，则判断i是否等于2；若未遍历完，返回步骤S3031；

S3036，若i不等于2时，将i-1赋值给i，并返回步骤S3034；若i＝2时，执行步骤S304。

4.根据权利要求2或3所述的负载管理方法，其特征在于，所述接入负载组中每个负载的预启动时间，采用如下方法获取：

S3010，确定所述接入负载组中第一个负载的预启动时间为零；

S3011，判断当前负载是否能够与前一个负载同时启动；

S3012a，若是，则将前一个负载的预启动时间作为当前负载的预启动时间；

S3012b，否则，将当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位；

S3013，判断当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率是否不大于功率限额；

S3014a，若是，则将当前移动后的时间作为当前负载的预启动时间；

S3014b，否则，返回步骤S3012b，直至当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额。

5.根据权利要求1所述的负载管理方法，其中，所述步骤S2包括：

S20，按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加；

S21，判断当前叠加得到的负载总功率是否超过功率限额；

S22a，若超过，则判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则跳过当前负载且返回步骤S20继续叠加下一优先级负载，如果是最后一个负载，则执行步骤S23；

S22b，若未超过，则判断当前叠加负载是否为接入负载组中最后一个负载；如果不是最后一个负载，则返回步骤S20继续叠加下一优先级负载，直至叠加完所有负载，如果是最后一个负载，则执行步骤S23；

S23，将叠加过的且符合前述判断条件的所述负载作为接入负载组。

6.根据权利要求5所述的负载管理方法，其特征在于，当同一优先级包括多个负载时，所述按照优先级从高到低的顺序将各个负载的额定功率依次叠加的步骤包括：

按照负载的额定功率和/或对电网瞬时冲击电流由小至大的顺序，依次叠加该同一优先级中的多个负载。

7.一种基于穷举遍历法的民机多电系统负载管理方法和系统，其特征在于，包括：

优先级确定模块，用于确定当前飞行阶段所需启动负载的优先级；

接入负载组确定模块，用于基于电网当前允许的功率限额和负载的优先级，确定能够启动的负载作为接入负载组；

遍历模块，用于基于各个负载的优先级，对所述接入负载组中各个负载的启动时间进行穷举遍历，得到接入负载组的最优启动时间。

8.根据权利要求7所述的负载管理系统，其特征在于，所述遍历模块包括：

设定子模块，用于设定i为循环变量，且初始值为2；

遍历时间范围确定子模块，用于确定所述接入负载组中第i个负载的遍历时间范围，且第i个负载的遍历时间范围为大于或等于所述前一个负载的预启动时间且小于或等于前一个负载完全启动并达到稳定状态的时间，每个负载所述预启动时间满足如下约束条件：当前负载与所有高优先级负载的功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额，以及所述接入负载组中每一负载的预启动时间大于或等于前一负载的预启动时间；

遍历子模块，用于在确定的各个负载的遍历时间范围内进行遍历，确定满足所述约束条件的各个负载的启动时间，作为所述接入负载组的启动时间集合；

启动时间集合获取子模块，用于获取所有符合所述约束条件的所述接入负载组的启动时间集合；

最优启动时间确定子模块，用于以接入负载组最后一个负载启动时间最小所对应的负载组启动时间，作为所述接入负载组的最优启动时间。

9.根据权利要求8所述的负载管理系统，其特征在于，所述遍历子模块包括：

移动单元，用于将前i-1个负载的当前瞬时功率曲线保持不动，在第i个负载的当前移动时间的基础上，将第i个负载的瞬时功率曲线沿时间轴依次移动一个时间单位进行遍历；

第一判断单元，用于判断i是否小于N，N为所述接入负载组中的负载数量，和当i小于N时，将i+1赋值给i，并返回遍历时间范围确定子模块和移动单元执行相应操作，N为所述接入负载组中的负载数量，以及当i等于N时，由第二判断单元执行相应操作；

第二判断单元，用于判断是否遍历完第i个负载的遍历时间范围；

第二判断结果输出单元，用于当遍历完第i个负载的遍历时间范围，且当i不等于2时，将i-1赋值给i，返回第二判断单元执行相应操作；以及当遍历完第i个负载的遍历时间范围，且当i＝2时，由启动时间集合获取子模块执行相应操作；以及当未遍历完第i个负载的遍历时间范围，返回移动单元继续执行相应操作。

10.根据权利要求8或9所述的负载管理系统，其特征在于，所述遍历时间范围确定子模块包括：

第一负载预启动时间确定单元，用于确定所述接入负载组中第一个负载的预启动时间为零；

第三判断单元，用于判断当前负载是否能够与前一个负载同时启动，和当前负载能够与前一个负载同时启动时，则将前一个负载的预启动时间作为当前负载的预启动时间；以及当前负载不能够与前一个负载同时启动时，将当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位；

第四判断单元，用于判断当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率是否不大于功率限额；和当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额时，将当前移动后的时间作为当前负载的预启动时间；以及当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率大于功率限额时，继续当前负载的瞬时功率曲线依次沿时间轴往后延迟一个预设时间单位，直至当前负载与所有高优先级负载的瞬时功率曲线叠加后的瞬时总功率不大于功率限额。