[发明专利]一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法

权利要求书

1.一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：确认电控单元的功能模块设计电路、功能模块设计所需要的个数及在电磁脉冲环境下功能模块工作和备份状态的失效率，方便电控单元冗余优化，从而能够保证电控单元在电磁脉冲环境下可靠运行；

步骤2：提出使用热、温备份冗余机制的混合冗余策略，面对电控单元中复杂的电路，对电控单元电路进行简化，根据电控单元中功能的不同，将电控单元进行模块化划分；

步骤3：根据电控单元功能不同划分的串并联架构，进行电控单元可靠性模型的建立，以可靠性最大为目标函数，电控单元的数量为约束条件进行电控单元模型的建立；

步骤4：提出量子自适应混沌粒子群优化算法应用到计算电控单元功能模块可靠度优化方法，合理增加功能模块的冗余数，进行冗余分配，提高电控单元的可靠性。

2.根据权利要求1所述的一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法，其特征在于，步骤2中，将电控单元假设成一个串并联模块，由m个子系统串行工作，每个子系统内包含了n_i(1≤n_i≤n)个并行运行或作为备份的组件。

热温备份冗余机制为首先只有一个组件在正常工作，当该组件失效时，备份组件开始工作，根据机制设置，每次只有一个组件正常工作，且处于热备份状态即处于待机，与主机保持信息同步状态的一个备份组件先转为正常工作，当该组件失效时，则剩余的热备份继续开始转化，直到热备份全部失效时，处于温备份状态即处于周期性与主机保持信息更新状态的一个备份组件开始转为正常工作，且组件失效时，剩余温备份继续开始转换，直到所有组件全部失效，转换结束，整个系统将不工作。

将热、温备份冗余机制的混合冗余策略应用到串并联系统中，一旦有一个子系统所有组件全部失效，整个电控单元将全部无法正常工作，所以为了保证每个子系统中，至少有一个组件在正常工作，通过引入容错策略进行周期性监测，当发现工作组件失效时，进行3次复位，若能正常运行，不进行任务迁移，否则的话，进行任务迁移，调用可用的子系统组件。

3.根据权利要求1所述的一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法，其特征在于，步骤3中，基于马尔可夫链理论，将电控单元的最大可靠度作为目标，设置电控单元的冗余数量作为约束，建立了系统状态迁移模型；

对电控单元可靠度建模时，考虑共因失效的情况，为了简化模型，对于失效组件数在1个和n个之间失效情况时，共因失效率考虑为0，即不发生这种失效情况。所以引入共因失效因子β_i，考虑只存在单元独立失效和共因失效组全部失效两种失效形式的情况，即单元独立失效是指当电控单元功能模块受到电磁脉冲冲击时，只有正常工作的组件受到损坏，其余备份组件不会受到损坏；而共因失效组全部失效是指功能模块受到电磁脉冲冲击时，正常工作组件和所有备份组件全部遭受损坏而失效的情况。

4.根据权利要求1所述的一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法，其特征在于，步骤4中，本发明采用量子Bloch坐标编码的初始化种群，每个粒子同时占据了空间的三个位置，代表三个优化解，对三个优化解进行解空间变换，通过量子旋转门实现量子Bloch坐标下的粒子群位置和速度更新；提出早熟判断机制，通过计算粒子群的群体适应度方差，当方差值越小，表明粒子聚集程度大，当达到某个程度值时，群体将失去多样性而陷入早熟时，让群体能够快速跳出局部最优，提出采用Logistic混沌搜索策略一定程度上避免局部最优的情况；提出自适应调整方案，对种群按照适应度值进行划分，并对每一个部分设置相应的惯性权值，使粒子根据自身在种群中的相对位置自适应改变。