[发明专利]一种基于粒子群算法的防滑刹车系统余度规划方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子群算法的防滑刹车系统余度规划方法，包括如下步骤：(1)建立粒子群算法模型；(2)引入自适应惯性因子；(3)在D维空间随机初始化各个粒子的位置和速度，并将自适应惯性因子带入粒子群算法模型中以形成每个粒子速度和位置的更新公式：(4)按防滑刹车系统的可靠度和总价格设定制约条件；(5)根据步骤(3)中的更新公式获取满足制约条件的可靠度和总价格。本发明通过在粒子群算法中引入自适应惯性因子以对防滑刹车系统的各个部件进行余度规划，其有利于在搜索过程中加快收敛速度和目标精度，其避免了搜索过程中错失最优解的几率，降低了计算资源的消耗、提高了搜索精度。

技术领域

本发明涉及飞机防滑刹车系统技术，尤其是涉及一种基于粒子群算法的防滑刹车系统余度规划方法。

背景技术

防滑刹车系统是飞机着陆系统的重要组成部分，在飞机中止起飞、着陆刹车过程中都起着至关重要的作用。飞机着陆与起飞阶段的安全是由防滑刹车系统来保障，同时它也影响飞机的跑道适应及持续作业能力。对于飞机防滑刹车系统，提升系统的可靠性的主要手段之一就是进行冗余设计。然后在冗余设计的过程中需要考虑在指定元件数量(价格、体积、功耗)的限制条件下如何配置冗余元件使系统的可靠性达到极大，或在达到要求的可靠性指标条件下使用资源最小。如何实现合理的冗余设计，是飞机防滑刹车系统设计过程中的关键问题。目前还未有专家学者对此问题展开研究，提出适用于防滑刹车系统的余度规划方法。

冗余设计的近似解法有拉格朗日乘子法、极大值原理法等诸多方法。这些方法都计算量大，而且只能给出实数最优解，而冗余元件的数目只能取整数。此外，还有一些直接寻查法，但它不能保证达到最优解。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于粒子群算法的防滑刹车系统余度规划方法，解决现有技术中余度规划的计算量大、计算精度低的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种基于粒子群算法的防滑刹车系统余度规划方法，包括如下步骤：

(1)按如下公式建立粒子群算法模型；

其中，i＝1，2，…，n；d＝1，2，…，D，D为维度空间；为第i个粒子在d维空间的飞翔速度；为第i个粒子在d维空间的最优位置；为第第i个粒子在d维空间的位置；为全局最优位置；ω为惯性因子；c₁和c₂为加速常数；r₁和r₂是[0，1]范围内变换的随机数；α为约束因子；

(2)引入自适应惯性因子，所述自适应惯性因子的公式为：

ω_i＝(ω_initial-ω_final)i^m+ω_final (3)

其中，ω_i为自适应惯性因子，ω_initial为初始的惯性因子；ω_final称为最终的惯性因子；G为最大迭代次数；m是[0.6，1.4]范围内变换的随机数；

(3)在D维空间随机初始化各个粒子的位置和速度，并将自适应惯性因子带入公式(1)形成每个粒子速度和位置的更新将公式：

(4)按防滑刹车系统的可靠度和总价格设定制约条件；

(5)根据步骤(3)中的更新公式获取满足制约条件的可靠度和总价格。

优选的，所述步骤(4)中防滑刹车系统的可靠度的计算公式为：