BAM网络在飞机空中特情处置中的应用

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1、第3卷第6期空军工程大学学报(自然科学版)Vol.3No.62002年12月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)Dec.2002XBAM网络在飞机空中特情处置中的应用121张建业,李学仁,陆阿坤(11空军工程大学工程学院,陕西西安710038;21空军工程大学科研部,陕西西安710051)摘要:提出了将BAM网络用于飞机空中特情处置的方法。探讨了利用BAM网络映射飞机上故障代码信息与特情处置措施的关系,实现对飞行员进行正确操纵提示。具体实现方法表明,这种方法可以高效地完成类似任务,为进一步开展将神

2、经网络应用于飞机故障诊断、特情处置等研究提供了一种有效的方法。关键词:故障代码;特情处置;BAM网络;故障诊断中图分类号:V24文献标识码:A文章编号:1009-3516(2002)06-0013-03飞行安全实时监控是航空领域的一门新技术,对提高飞行训练质量和保障飞行安全具有重要作用。在飞机的飞行实时监控中,不仅在机上实时向地面发送飞行参数及导航信息,同时也发送飞机故障代码,一旦出现空中特情时,可由塔台指挥人员指导飞行员采取正确处置措施。但若能在机上同时以文字或声音信息提示飞行员进行正确处置,避免飞行员因紧张、遗忘而进行误操作,对保证飞行安全具有重要意义。1特情处理装置原理飞机分

3、系统出现故障时一般有明显的故障现象,但飞参记录的参数并不能反映全部故障现象,需要飞行员进行观察,并以特殊形式送记录器记录,飞行实时监控系统机载预处理器根据这些信息生成故障代码,在发送地面塔台的同时,也送入机载特情处理装置,经该装置处理器处理后,以语音或液晶屏幕显示文字的方[1～3]式通报飞行员正确处置的措施。特情处理装置主要是利用BAM网络,将错综复杂的飞机故障现象、故障特征参数与处置措施快速、准确地进行定位,同时根据专家处置经验,及时给出如何正确实施处置的指令,帮助飞行员采取相应行动,避免发生飞行事故。其组成有飞行记录器、预处理器和特情处理装置。2BAM网络利用神经网络实现联想功

4、能,一般有两种联想形式:自联想和异联想(双向联想),Hopfield网络属于自[4]联想,因飞机故障向量与故障特征空间向量间复杂的对应关系,文中采用双向联想记忆网,即BAM网络,它们均属于反馈型神经元网络。这种网络的特点是会收敛于吸引子,使它可以用作联想记忆存储器,即合理选择权系数,使网络的稳态为一组状态X,稳态应为X与初态在汉明距离上最近的状态。汉明距离可用下n1211212式计算:DH(x,x)=∑(1-xixi)。式中:x,x代表两组向量。2i=1BAM采用前向和反向信息流产生对存储激励响应的联想寻找。其网络拓扑结构如图1所示。定义1:1T1TTBAM网络的能量函数为E=-x

5、Wy-yWx进而可写成E=-xWy。对门限值非零时可定义22X收稿日期:2001-11-09基金项目:军队科研基金资助项目作者简介:张建业(1971-),男,山西定襄人,讲师,硕士,主要从事飞行器导航与制导工程、计算机应用研究114空军工程大学学报(自然科学版)2002年T为E=-xWy+xθ+yμ。式中:θ=(θ1,θ2,⋯θn)为x端各节点门限值,μ=(μ1,μ2,⋯μm)为y端各节点门限值。定义2:T由图1可知y端的输出为y(0)=fy(x(0)W);x端的输出为x(1)=fx(y(0)W)。则网络状态转移的TTT一般方程为x(t)=fy(fx(x(t-1)W)W)y(t)=

6、fx(fy(y(t-1)W)W)。x(t)和y(t)均为稳定状态。定义3:kk离散BAM神经元传递函数选用符号函数,并对集合(x,y),推出其Hebb学习公式为fx(x)=fy(x)DDkTkkTk=sgn(x);W1=α∑(x)y;W2=α∑(y)x。其中,α>0,一般取α=1,则前向W1和反向W2联结权k=1k=1T阵互为转置阵,即W1=(W2)。3飞机故障向量、故障特征参数向量及处置措施向量编码现以发动机为例,说明研究方法。设发动机喘振的标志量为故障代码1(C1),发动机冒烟的标志量为故障代码2(C2),有爆音的标志量为故障代码3(C3)。设飞机故障向量为发动机停车(E1),

7、压缩器喘振(E2),发动机失火(E3),双转子变为单转子(E4)。当上述故障成立时,其值为二值量1。设故障特征参数向量为发动机高压转速N2,发动机低压转速N1,排气温度T4,飞行速度V,火警灯亮Hj,故障代码1(C1),故障代码2(C2),故障代码3(C3)。其中Hj、C1、C2、C3为二值量,1表示成立,0表示不成立。N2、N1、T4、V连续下降为1,连续上升为0(编码时这些参数为二值量)。设处置措施向量[M1M2M3M4]如下:(E1,M1):1)将油门收到停车位