[发明专利]一种飞机系统安全性需求最优分配方法

权利要求书

1.一种飞机系统安全性需求最优分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1).根据功能危害性评估确定系统顶层安全性需求，系统顶层安全性需求包括顶层功能的研制保证等级及顶层失效状态的概率需求；

(2).由故障树分析得到导致系统顶层FC的设备/功能的故障或故障组合，即功能失效集；利用关系矩阵X描述I/F相对于FFS的隶属关系，利用关系矩阵Y描述FFS相对于FC的隶属关系；

(3).利用矩阵Y建立的FFS相对于FC的隶属关系，将由系统顶层FC类别确定的顶层FC的DAL值分配给各FFS，再利用矩阵X建立的I/F相对于FFS的隶属关系，将DAL分配原则转化为安全性分配的约束条件；

(4).利用矩阵Y建立的FFS相对于FC的隶属关系和矩阵X建立的I/F相对于FFS的隶属关系，建立系统顶层FC发生概率与底层I/F失效概率的对应关系，将系统顶层FC概率需求转为安全性分配的约束条件；

(5).以I/F的DAL和失效概率为决策变量，以系统研制成本最小为优化目标，以DAL分配原则和顶层FC概率需求为约束，构建飞机系统安全性需求最优分配模型；

(6).利用粒子群算法对上述优化模型进行求解，得到I/F的DAL和失效概率的最优解。

2.根据权利要求1所述的飞机系统安全性需求最优分配方法，其特征在于，所述关系矩阵X表示为式Ⅰ如下：

其中，若第i个I/F属于第j个FFS，则x_ij＝1，否则x_ij＝0；n为系统中的I/F个数；m为FFS的总个数，FFS源于故障树分析，故障树分析的顶事件，即系统顶层FC来源于FHA；

所述关系矩阵Y表示为式Ⅱ如下：

其中，若第j个FFS属于第k个FC，则y_jk＝1，否则y_jk＝0；l为顶层FC的个数。

3.根据权利要求1所述的飞机系统安全性需求最优分配方法，其特征在于，步骤(3)所述的DAL分配原则转化为安全性分配约束条件的过程如下：

(1)令表示由第k个顶层FC确定的DAL值，第j个FFS对应的DAL值应当是其隶属的所有故障树顶层FC确定的DAL值的最大值，表示为式Ⅲ即：

(2)将SAE ARP4754A中的DAL分配原则转化为对每一个I/F的DAL的约束，令表述第i个I/F的DAL值，则该约束表述为式Ⅳ如下：

4.根据权利要求1所述的飞机系统安全性需求最优分配方法，其特征在于，步骤(4)所述的将系统顶层FC概率需求转为安全性分配的约束条件的过程如下：

(1)对于每一FC根据关系矩阵Y确定属于该FC的FFS，以第k个FC为例，若y_jk＝1则将关系矩阵X的第j行保留，否则将该行删除，从而得的新的一阶关系矩阵X′＝[x′_ij]，该矩阵的行数为隶属于该FC的所有FFS的数量，可表示式Ⅴ为：

(2)求每一FC的实际发生概率，可表示为式Ⅵ如下：

式Ⅵ中第二个等号后第一项计算方法如下式Ⅶ：

式中，表示第i个I/F的失效概率是其对应的DAL值的函数。

(3)式Ⅵ中第二个等号后第二项计算方法如下，将一阶关系矩阵X′中的不相同的两行各对应元素相加，得到二阶关系矩阵X″＝[x″_ij]，该矩阵的行数可表示为则有式Ⅷ为：

式中，同理可得到式Ⅵ第二个等号后每一项的计算方法，从而求得其值为的函数，因此可表为

(4)令(同样无需考虑“轻微的”和“无安全影响的”FC)表示第k个顶层FC的概率需求，则顶层FC概率需求的约束可表示为式Ⅸ如下：