基于模糊推理的艦載機(jī)進(jìn)艦過程安全性仿真分析

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1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb．252013Vol34No．2325．333ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．ca基于模糊推理的艦載機(jī)進(jìn)艦過程安全性仿真分析李曉磊，趙廷弟*北京航空航天大學(xué)可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院，北京100191摘要：艦載機(jī)進(jìn)艦過程復(fù)雜，駕駛員對(duì)艦載機(jī)的控制是影響進(jìn)艦安全的重要因素，駕駛員操作的偏差受到人員自身狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)以及設(shè)備(艦載機(jī))狀態(tài)的綜合影響。以國外某型艦載機(jī)為例，提出了基于模糊推理的艦載機(jī)進(jìn)艦過程

2、安全性建模與仿真方法?？紤]艦載機(jī)進(jìn)艦過程中駕駛員控制的不確定性，分析了引起駕駛員不確定性的人一機(jī)一環(huán)因素，基于模糊推理建立不確定因素引起的駕駛員控制偏差模型，并在此基礎(chǔ)上建立了艦載機(jī)進(jìn)艦過程安全性仿真模型。通過仿真分析明確危險(xiǎn)模式、危險(xiǎn)程度以及危險(xiǎn)發(fā)生的時(shí)刻點(diǎn)等關(guān)鍵因素的影響程度，為進(jìn)一步保證艦載機(jī)進(jìn)艦安全提供基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：系統(tǒng)安全；艦載機(jī)；進(jìn)艦；安全性仿真；模糊推理中圖分類號(hào)：V328；N945文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6893(2013)02—0325—09影響艦載機(jī)進(jìn)艦過程的因素復(fù)雜，需控制的參數(shù)較多，控制精度要求高，安全風(fēng)險(xiǎn)大，特別是進(jìn)艦的最后20S

3、是事故的多發(fā)階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約40％的事故發(fā)生在這一階段，并且事故造成的危害性及損失尤為嚴(yán)重[1≈]。為此，國內(nèi)外開展了相關(guān)研究，主要包括著艦過程控制和著艦控制系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)等方面口’4]。在安全性方面主要考慮了環(huán)境擾動(dòng)對(duì)艦載機(jī)進(jìn)艦安全的影響。目前，進(jìn)艦著艦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及環(huán)境的影響都是在假設(shè)人員操作正常的前提下開展的[5‘6]。然而，由于進(jìn)艦過程事件緊湊、操作復(fù)雜以及環(huán)境多樣等因素，人員操作本身也具有較大影響，人員自身的素質(zhì)以及人員對(duì)于艦載機(jī)的控制也成為影響著艦安全的重要因素?，F(xiàn)有的安全性分析方法，如故障模式與影響分析(FMEA)、故障樹分析(FTA)、危險(xiǎn)與可操

4、作性研究(HAZOP)等，大都是定性的、靜態(tài)的分析方法，難以反映人一機(jī)一環(huán)之間的動(dòng)態(tài)交互，對(duì)相同危險(xiǎn)模式下因危險(xiǎn)程度不同而帶來的后果不同的問題分析不足[7]。在安全性仿真方面，已經(jīng)開展了基于模型的安全性仿真，進(jìn)行危險(xiǎn)注入，主要針對(duì)具體設(shè)備或一個(gè)具體的分系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理，將可能的故障模式進(jìn)行注入，仿真模擬此情況下系統(tǒng)狀態(tài)的變化[8-93。本文提出了基于模糊推理的艦載機(jī)進(jìn)艦過程安全性建模與仿真方法，將危險(xiǎn)模式描述為偏差，即系統(tǒng)偏離正常情況下的狀態(tài)，并明確了偏差的屬性。在此基礎(chǔ)上基于模糊推理進(jìn)行危險(xiǎn)模式建模，將定性的人一機(jī)一環(huán)交互影響描述轉(zhuǎn)化為可用于仿真的定量描述。通過仿真分

5、析明確危險(xiǎn)模式、危險(xiǎn)程度和危險(xiǎn)發(fā)生的時(shí)刻點(diǎn)等關(guān)鍵因素的影響程度，為進(jìn)一步保證艦載機(jī)進(jìn)艦安全提供基礎(chǔ)。收稿日期：2012-02-24；退修日期：2012．04-11；錄用日期：2012．04—20；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012．10-2517：10網(wǎng)絡(luò)出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20121025．1710．003．h廿nI*通訊作者．Tel．：010-82316570E-mail：ztd@buaa．edu．cn戮用格武ILiXL．ZhaoTD．Carrier-basedaircraftlendingprocesssafet

6、ysimulationana／ys，sbasedonfuzzyinference．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2013．34(2)：325-333．李曉磊．趙廷弟．基f模糊推理的艦載機(jī)進(jìn)規(guī)過程安全性仿真分析．航空學(xué)報(bào)．20f3，34(2)：325—333．326航空學(xué)報(bào)Feb．252013V01．34No．2=—===============================================一1艦載機(jī)進(jìn)近著艦過程危險(xiǎn)分析1．1艦載機(jī)進(jìn)近著艦過程概述艦載機(jī)截獲下滑道入13后，駕駛員根據(jù)菲涅爾透鏡光學(xué)助降系統(tǒng)(F

7、resnelLensOpticalLandingSystem，F(xiàn)LOLS)操縱艦載機(jī)沿下滑道下降，保持大約一3．5。的航跡角。FLOLS可發(fā)出5層不同顏色的與下滑道平行的光束，中間為橙色光束指示理想航跡，如果駕駛員看到的是橙色光，表示艦載機(jī)已經(jīng)在理想航跡上。此時(shí)，艦載機(jī)處在復(fù)雜的氣流環(huán)境下，除了自然風(fēng)場外，還受航母運(yùn)動(dòng)引發(fā)的擾流影響，其中最為顯著的是稱為“公雞尾”的艦尾流。另外，由于航母甲板始終處于運(yùn)動(dòng)之中，幅度較大時(shí)可使艦尾抬高2m左右，很可能造成較大的著艦偏差[10

8、。因此，這些外部影響因素會(huì)給駕駛員保持下滑航跡和精確著艦造成困難。衡量艦載機(jī)進(jìn)艦安全性及著艦