基于模糊推理Petri網的A320飛機偏航阻尼系統分析

摘 要：A320是歐洲空中客車工業(yè)公司研發(fā)的，是一種新型的飛機，為單過道飛機提供了新標準。A320是民航飛機，應用全數字電傳操縱，是第一款放寬靜穩(wěn)定度設計的客機。它在設計上提高了客艙的舒適度和適應度，是一個低噪音、低排放以及低油耗的客機。它能夠提供集裝箱貨運裝載系統，使地服設備減少，降低裝卸的成本。偏航阻尼的主要作用是保持飛機的穩(wěn)定性，文章以模糊推理Petri為基礎，探討A320的飛機偏航阻尼系統。

關鍵詞：模糊推理；Petri網；A320飛機；偏航阻尼系統

Petri網是上世紀六十年代物理學家卡爾·A·佩特里發(fā)明的，它是對離散并行系統的數學表示。Petri網有直觀的圖形表達式，也有數學表述方式，它被認為是一種自動化的理論。模糊推理Petri網是對Petri的模糊推理，對飛機偏航阻尼系統的分析有重要作用。偏航阻尼系統在防止出現荷蘭滾運動，以及維持氣流顛簸時的穩(wěn)定有重要作用。在飛機飛行的過程中，偏航阻尼系統經過計算，向方向舵發(fā)出指令，降低飛機飛行航向的不穩(wěn)定性。

1 模糊推理Petri網

Petri網有系統行為分析技術，也有系統描述手段，主要應用在計算機系統模型中，它為計算機科學提供了概念基礎。Petri網在分析離散事件動態(tài)系統中發(fā)揮著重要作用，Petri網的應用范圍很廣，包括計算技術領域、通信領域以及自動控制領域等。它可以很快地啟動推理搜索的功能，在故障診斷領域有很強的適用能力。Petri網的目的是描述變遷之間的因果關系，根據此關系構造時序。一方面Petri網可以進行動態(tài)系統的建模很分析，通過可達樹等方式對故障進行定位，實現前向診斷。另一方面，可以實現后向診斷，Petri網本身有診斷知識，可以充分利用其進行推理搜索、知識表達等。一個傳統的Petri網，主要由四元組組成，包括庫所、變遷、輸入以及輸出函數[1]。所有的圖都能夠映射到這個四元組中。在Petri網中，有兩個主要節(jié)點，位置節(jié)點和轉移節(jié)點，它們又分別稱為命題和規(guī)則。Petri網中主要有兩種連線，一種是轉移結點到位置結點的輸出連線，一種是相反的輸入連線。

模糊推理Petri網以模糊產生式規(guī)則為基礎，是知識庫系統的良好建模工具。模糊產生式規(guī)則主要是描述各個命題之間的模糊關系。如果R是一個模糊產生式規(guī)則的系統，R={R1，R2，...，Rr}，那么Rk（k=1，2，...，r）的形式定義主要有兩種，Rk：If d1 and d2 and d3 and...and dn then d，u，？姿，w1，w2，... wn，在這里，d1是前提命題，d是結果命題，u指規(guī)則確信度，？姿指規(guī)則閾值，wn是權值，并且？撞Wi=1，i=1，2，...，n，0

2 A320飛機偏航阻尼系統

A320是民航客機，使用電傳操縱技術，在飛行的過程中，它的偏航阻尼系統能夠自動完成三項主要功能，分別是協調轉彎、恢復發(fā)動機的故障、防止荷蘭滾。偏航阻尼系統的主要目的是使飛機在飛行的過程中更加平穩(wěn)。飛行的時候，A320通過飛行增穩(wěn)計算機發(fā)布指令，飛行增穩(wěn)計算機稱為FAC。FAC發(fā)送信號，使偏航阻尼系統中的機器進行運作，然后對飛機方向舵進行控制。當飛機中的兩個偏航阻尼系統都銜接時，一號有優(yōu)先權，一號偏航阻尼器經過傳感器感應，將位置信息反饋給一號飛行增穩(wěn)計算機[3]。二號偏航阻尼器通過壓力開關監(jiān)控電磁閥。當出現故障的時候，可能與偏航阻尼系統的伺服作動筒有關，也可能是子系統出現問題。

分析偏航阻尼系統的時候，使用不確定的推理方法，主要使用MYCN置信度法。這是一種極大代數方法。

按照模糊推理Petri網的定義，對A320偏航阻尼系統的故障分析有幾種規(guī)則和現象。如果規(guī)則置信度是0.9，主要故障是伺服作動筒一?，F象是電磁閥一或二，開關，或者伺服作動筒到飛行增穩(wěn)計算機的線路故障[4]。

如果規(guī)則置信度為0.9，主要故障是飛行增穩(wěn)計算機一的偏航阻尼系統，那么主要表現是伺服作動筒一出現故障，或者伺服作動系統二出現故障。

如果規(guī)則置信度是0.8，飛行增穩(wěn)計算機一的偏航阻尼出現故障，主要是伺服作動筒一、線路、發(fā)動機液壓泵活門、伺服作動系統二出現故障。

偏航阻尼伺服作動筒壓力開關的故障、電磁閥故障以及線路故障，是偏航阻尼系統的重要部分，對偏航阻尼系統有重要影響，關系著作動筒是不是會發(fā)生故障。一般情況下，偏航阻尼作動筒出現故障的幾率是27%，比飛行增穩(wěn)計算機一的故障幾率大，比線路故障、發(fā)動機液壓泵活門故障的幾率要小。概率最大的是線路故障，其次是發(fā)動機液壓泵活門故障，再次是偏航阻尼伺服作動筒一的故障，最后是飛行增穩(wěn)計算機一的故障。

總之，阻尼器的出現，有效地防止了飛機出現荷蘭滾運動，減少了飛機的震蕩以及操縱的問題。通過模糊推理Petri網對A320飛機偏航阻尼系統的分析有重要作用，對其故障的分析有有重要意義，要積極分析研究Petri網以及偏航阻尼系統，提高飛機飛行的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻

[1]邵欣桐，商中新.基于模糊Petri網的飛機故障推理建模技術研究[J].裝備制造技術，2015（8）：114-117.

[2]徐開元，曲蓉霞，王健熙.基于多域集成Petri網的飛機裝配系統模型[J].計算機集成制造系統，2015，21（8）：2022-2032.

[3]岳峰，徐宏哲，張兆亮.商用客機偏航阻尼器控制律設計與仿真[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（24）：120.

[4]郭鵬.基于Petri網的飛機復雜系統可靠性分析方法研究[J].航空工程進展，2016（2）.