[发明专利]基于随机参数-神经网络的民机机构全局灵敏度分析方法

说明书

本发明涉及一种基于随机参数‑神经网络的民机机构全局灵敏度分析方法，旨在提高民机缝翼机构的系统稳健性，考虑以磨损为主要形式的性能退化机理，对缝翼机构典型部件进行全局灵敏度分析。引入人工智能神经网络技术结合随机参数法得出缝翼机构输入参数与输出响应的函数关系，通过全局灵敏度分析方法，得到缝翼机构输入变量对系统响应影响的全局灵敏度指标。

技术领域

本发明属于系统稳健性分析与结构优化设计技术领域，涉及一种基于随机参数-神经网络的民机机构全局灵敏度分析方法，重点解决民机工程设计中典型机构部件系统的全局灵敏度分析问题。

背景技术

缝翼机构是民机的重要增升装置，维持其正常运行对于民机的安全飞行至关重要，其工作原理是通过缝翼机构操作系统来控制缝翼翼面转过一定角度，增大机翼翼型弯度、延缓气流分离达到增升需求。据世界航空安全信息报道，在飞机起飞、爬升、进场和着陆阶段发生故障导致乘客遇难人数占所有飞机故障遇难人数的66.7％，其中仅由缝翼机构磨损卡阻导致的飞机故障就高达34％，因此在飞机服役阶段，飞机典型机构系统安全状况令民机管理部门十分关注。现代民用客机管理部门对民机安全性提出了更高的要求，在民机试航标准中增加多条飞机增升装置的技术设计要求。因此，为了延长民机使用寿命、提高飞行安全性与机构系统稳健性，对民机机构典型部件进行全局灵敏度分析具有十分重要的意义。

全局灵敏度分析是用于研究机械系统输入参数对输出响应影响程度的重要理论工具，近年来得到了迅速的发展。Sobol和Iman等假设变量的方差能够充分描述模型输出的不确定性指标，首次提出了基于方差的全局灵敏度分析方法。Borgonovo提出矩独立全局灵敏度指标反映出基本变量的重要性差别。Cui研究了随机激励作用下基于方差、矩独立的全局灵敏度指标，并应用于牛头刨床轨迹灵敏度分析研究中。周长聪提出基于动力学响应参数的全局灵敏度指标，研究了处于随机激励下的结构系统随机不确定性输入参数对结构动力响应的影响。孙中超研究了铰链间隙分布参数的变化对舱门连杆机构运动精度全局灵敏度的影响。张屹尚在复合随机振动系统中利用条件概率密度函数解析变换给出衡量基本随机变量对动力可靠性影响的全局灵敏度指标。吕召燕利用基于方差的全局灵敏度指标有效降低了含有高维参数的航空齿轮振动优化问题的复杂度。通过以上国内外学者的研究促进了全局灵敏度分析理论在机械系统输入—输出关系研究中的应用。

需要指出的是，目前多数学者对于全局灵敏度分析指标的研究尚处于理论研究阶段，在工程实际中，将所提出的理论方法应用于大型复杂工程的应用研究并不多，尤其对于航空飞行器机构系统的全局灵敏度分析的应用相对缺乏。本发明基于民航管理部门提出的民机试航条例，旨在提高民机机构的系统稳健性和安全性，选取某型民机缝翼典型部件进行全局灵敏度分析。民机在服役过程中，缝翼机构为主要增升装置，通过多次动作最终满足飞机所需升力系数要求，该过程使得缝翼机构组成部件承受反复载荷作用，造成以磨损或疲劳为代表的性能退化，进而影响缝翼机构的正常运行，最终导致缝翼机构失效甚至引发一系列重大飞行事故。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于随机参数-神经网络的民机机构全局灵敏度分析方法，结合数字模拟技术方法开展民机机构典型部件系统稳健性分析，解决民机典型机构部件在传统的安全系数设计准则下系统稳健性不高的问题，提高航空飞行器典型机构系统稳健性设计提供理论指导。

技术方案

一种基于随机参数-神经网络的民机机构全局灵敏度分析方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用MSC.Adams建立缝翼系统多体动力学模型，缝翼的3根弧形滑轨从右向左依次记为：1～3号滑轨，各滑轨上下的限位滚轮组依次记为：r₁～r₁₂，则滚轮磨损量记为：Δr₁～Δr₁₂；