概率盒全局灵敏度和活跃子空间跨层降维

航空航天仿真系统中的不确定性通常是多源的、混合的,并且系统参数的维数众多。针对高维混合不确定性量化问题,提出一种结合概率盒全局灵敏度和活跃子空间的跨层降维方法。在随机和认知不确定的概率盒表征基础上,使用不确定性缩减法分析参数的全局灵敏度继而进行参数筛选;基于输出梯度协方差矩阵的特征分解,使用活跃子空间法对参数进行降维;构造出一种概率盒表征下的参数筛选和跨层降维方法。最后以NASA多学科不确定性量化挑战问题为例,通过概率盒全局灵敏度分析进行第1层次的参数筛选,原有的21维输入参数减为13维;随后采用活跃子空间进行第2层次的参数降维,维数进一步降至一维。研究结果表明,所提出的方法能够对混合不确定性参数进行灵敏度排序,还能够有效降低模型输入参数的维度,为高维系统混合不确定性量化和进一步的优化工作奠定了基础。     

航空发动机鲁棒PI控制频域设计

针对航空发动机高、低压转速和压比控制回路,研究中考虑执行机构动态的高阶开环传递函数,根据推广到时滞系统的棱边定理,采用频域方法设计有参数不确定性的非精确模型的鲁棒PI控制器;并利用不确定范围内的发动机非线性模型构成的棱边系统和不确定系统族,验证了鲁棒控制器作用下的系统性能。仿真结果表明,该频域设计方法能使闭环系统的性能指标和鲁棒性均达标。     

滚动轴承振动性能状态演变的非线性特征和不确定性特征的灰关系分析

为了更加全面有效地监测滚动轴承服役过程中其振动性能状态的演变历程,用关联维数和盒维数表征振动性能状态演变的非线性,用振动数据瞬时值的波动范围和平均值的波动范围表征振动性能状态演变的不确定性。运用灰关系分析法求解参数序列之间的灰置信水平,进而分析轴承振动性能状态演变的非线性特征和不确定性特征之间的非线性相关程度。两个案例表明：总体上来看,关联维数和盒维数均有减小的趋势,瞬时值的波动范围和平均值的波动范围都有增大的趋势,而且它们在突变点处有某种意义上的对应关系。非线性特征参数序列和不确定性特征参数序列总体上有负相关关系,且不确定性参数序列与关联维数的灰置信水平均比其与盒维数的灰置信水平要高。     

基于退化失效阈值可能性分布的可靠性建模

针对随机失效阈值下的退化可靠性分析问题,利用可能性分布表征失效阈值中的不确定性,提出了一种退化失效建模的可靠性分析方法,解决了预测模型中不确定性的传递问题。通过陀螺仪剩余寿命预测的案例研究,阐明了文中方法的有效性。     

导弹装备测试性数据相关性分析研究

针对目前装备使用阶段测试性数据来源于专家信息这类存在不确定性因素的信息,会直接影响测试性验证结论的准确性和完整性。为了增加测试性数据的可信度,基于导弹装备使用阶段测试性数据,提出了灰色关联分析的方法流程,对数据进行相关性分析。结果表明,基于灰色关联算法的数据相关性分析方法能得到测试性数据可信度程度,并挖掘出测试性指标间潜在的关联规律,能丰富专家信息,有助于提高验证准确度。     

于不确定性与重要度的改进DSmT健康状态评估

针对目前健康状态评估准确度不高、客观性不强的问题,引入评估指标的不确定性和重要度,提出一种基于不确定性和重要度的改进DSmT（Dezert Smarandache theory）健康状态评估方法.首先,引入指标不确定性和重要度作为加权因子,能够得到比较合理的指标权重;其次,采用模糊综合评判方法,通过构造三角形梯形隶属度函数确定各指标的广义基本信度赋值;然后,基于指标权重对广义基本信度赋值进行改进DSmT融合,得到各指标的广义基本信度赋值加权融合后的评估结果;最后,以某供电系统为例进行了实例验证,结果表明该方法能够赋予各评估指标较合理的权重,健康状态评估结果与系统实际运行状态相符.      

军用飞机总体方案的可承受性分析

为了研究飞机设计中的不确定性因素对总体方案优劣的影响,对飞机设计中不确定因素的存在根源进行了分析;介绍了不同不确定性因素的相应处理方法,包括概率论、变复杂度理论等;以此为基础,提出了面向可承受性的飞机总体方案评估方法;采用该总体方案评估方法,对某军用飞机及其改型的可承受性进行了分析;通过计算可知,在改型飞机上加装新型空空导弹可使改型飞机的可承受性优于原型机;结果表明,该方法可以应用于飞机总体方案的有效评估和合理改进中。     

证据理论在飞行员风险评价中的应用

针对飞行员风险评价中的不确定性问题,将证据理论引入飞行员的安全评价中,以解决评价过程中所遇到的不确定性问题。建立了飞行员风险评价指标体系,并且提出了具体的证据理论算法,通过仿真算例计算,验证了该方法能较好地解决评价过程中所遇到的不确定性问题。     

Methods and advances in the study of aeroelasticity with uncertainties

Uncertainties denote the operators which describe data error, numerical error and model error in the mathematical methods. The study of aeroelasticity with uncertainty embedded in the subsystems, such as the uncertainty in the modeling of structures and aerodynamics, has been a hot topic in the last decades. In this paper, advances of the analysis and design in aeroelasticity with uncertainty are summarized in detail. According to the non-probabilistic or probabilistic uncer- tainty, the developments of theories, methods and experiments with application to both robust and probabilistic aeroelasticity analysis are presented, respectively. In addition, the advances in aeroelastic design considering either probabilistic or non-probabilistic uncertainties are introduced along with aeroelastic analysis. This review focuses on the robust aeroelasticity study based on the structured singular value method, namely the ~t method. It covers the numerical calculation algo- rithm of the structured singular value, uncertainty model construction, robust aeroelastic stability analysis algorithms, uncertainty level verification, and robust flutter boundary prediction in the flight test, etc. The key results and conclusions are explored. Finally, several promising problems on aeroelasticity with uncertainty are proposed for future investigation.     

基于间隙度量的鲁棒LPV控制律设计

针对高超声速飞行器飞行包线范围广和模型参数不确定性大的问题,提出了基于间隙度量的鲁棒线性变参数(LPV,Linear Parameter-Varying)控制律设计方法.该方法将间隙度量引入LPV控制器设计中,提出了基于最优间隙度量的凸分解策略,并将其应用于多胞顶点的分解和鲁棒LPV控制器的自增益调参,以降低控制器的保守性;考虑模型的参数不确定性求取多胞LPV系统的顶点模型并设计顶点控制器,以提高顶点边界附近LPV控制器的鲁棒性;以某型高超声速飞行器为对象设计了鲁棒LPV控制器.仿真结果表明:该方法能降低大包线内控制器的保守性,实现高超声速飞行器在整个设计包线内精确的指令跟踪,并且在模型参数存在大的不确定性情况下仍保证系统的鲁棒性能和稳定性.