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题目:多电飞机电气系统网络特性分析方法及预测性重构策略研究

关键词:多电飞机,电气系统,网络拓扑,评估,动态特性,预测性重构

  摘要

多电飞机采用全电化机载综合电力系统,已经成为未来飞机的必然发展趋势。全电化机载综合电力系统将运载器(包括飞机、舰艇、战车等)内部的二次能源和动力机械能源全部统一为电能,构成一个独立、灵活的电力系统。随着用电设备的不断增加,不仅使飞机电气系统发电容量逐步增大,网络结构复杂,而且对其网络特性和自动化程度提出了更高的要求。因此,如何分析评价未来飞机电气系统网络特性和提高网络调度自动化程度成为重要的研究领域。论文中针对电气系统网络特性分析分为对系统拓扑结构评估及对系统动态特性分析两部分。对于多电飞机电气系统网络调度自动化技术的研究重点针对系统预测性网络重构策略进行,电气系统预测性网络重构策略是多电飞机电气系统网络调度自动化技术的研究重要内容,能够有效地提高飞机生存能力,其思想来源于地面工业电力系统的网络重构技术。论文中对于多电飞机电气系统网络拓扑结构分析方法的研究,首先提出利用图论和复杂网络理论知识构建多电飞机电气系统网络拓扑的方法及利用平均路径长度和聚类系数作为相应的评估指标,然后改进了多属性评估问题中的逼近理想解排序法,对系统网络拓扑结构进行评估,最后通过对某型多电飞机电气系统网络结构进行分析评估,论证了系统中备用发电机的作用,验证了系统网络拓扑结构评估方法的有效性。对于系统动态特性分析方法的研究,本文应用Brayton和Moser提出的“混合势能函数”推导得出该系统的完全非线性RLC网络Lagrange—Hamilton函数方程,然后依据Birkhoff系统动力学的相关理论提出一个新的分析系统稳定运行判据,并通过仿真验证了其可行性。针对系统预测性网络重构策略的研究,首先建立了目标相对速度坐标系,并在此坐标系基础上,分析了破片式导弹武器攻击空中目标的特点;其次结合破片式导弹的特点,分析了导弹战斗部在目标附近的启爆规律及杀伤规律分布情况,推导出相关适用的数学模型,并建立了对于指定点的期望损伤概率评估模型;最后基于武器攻击损伤评估结果,预测评估系统各电气部件及供电线路的生存概率,结合系统各条线路的特征,以减少关键电气负载的供电中断,提高电气系统在作战中的生存能力为目的,建立了基于贝叶斯准则的预测性重构策略。同时,对于减少非关键负载的故障和级联故障提出了建议。