成本约束的表决冗余系统可靠度优化与分配

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1、2014年12月北京航空航天大学学报December2014第40卷第12期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．12成本约束的表决冗余系统可靠度优化与分配刘志君高亚奎(西北工业大学自动化学院，西安710129)(中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院，阎良710000)章卫国(西北工业大学自动化学院。西安710129)摘要：在成本限制下，为使系统的可靠度最大，系统采用表决冗余结构，并对具有表决冗余结构的系统可靠度和冗余度同时进行优化和分配，优化方法采用增广拉格朗日乘子法和

2、鱼群算法相结合的混合算法；不仅分析了成本与可靠度的关系，同时讨论了表决器失效率对系统可靠度的影响；最后，以某型飞机的纵向俯仰运动飞行控制系统为例，仿真说明了在成本约束下，为使系统可靠度尽可能高，系统采用四余度配置更合理，且在只有单个表决条件下，应选取可靠度尽可能高的表决器．为避免单个表决器失效对系统可靠度的影响，实际系统中常选择多表决器冗余结构．关键词：可靠度；冗余度；表决器；增广拉格朗日乘子法；鱼群算法中图分类号：V249．4文献标识码：A文章编号：1001-5965(2014)12—1747-07Reliability-redundancyoptimiza

3、tionandallocationofvotingsystemundercostconstraintLiuZhijun(SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)GaoYakui(TheFimtAircraftInstitute，AviationlndustryCorporationOfChina，Yanliang710000，China)ZhangWeiguo(SchoolofAutomation。NorthwesternPolytechnicalUniv

4、ersity，Xi’an710129，China)Abstract：Voting-redundancystructurewasadoptedinasystemtomaximizethesystemreliabilityunderthecostconstraint．WiththecombinationoftheaugmentedLagrangianmultipliermethodandthefishswarmalgorithm，ahybridmethodwasemployedtooptimizeandallocatethesystemreliabilityand

5、redundancies．Inthemeanwhile，therelationshipbetweenthereliabilityandthecostwasnotonlyanalyzed，butalsotheimpactofthevoterfailurerateonthesystemreliabilitywasdiscussed．Finally，simulationresultsbasedonthelongi—tudinalpitchmotionflightcontrolsystemofacertaintypeaircraftverifythatthequate

6、rnionconfigurationismoreappropriatetomaintainanoptimalsystemreliabilitytakingintoaccountthecostlimit．Inaddition，inthecaseofasinglevoter，thevoterreliabilityshouldbeselectedashighaspossible．Mostoftheactualprojectsystemsselectmorevotersredundanciesstructuretoavoidtheimpactofsinglevoter

7、failureonthesystemrelia-bility．Keywords：reliability；redundancy；voters；augmentedLagrangianmultipliermethod；fishswarmalgo—rithm收稿日期：2014-01—13；月络出版时间：2014-06-0409：56；DOI：10．t3700／j．bh．1001-5965．2013．0765网络出版地址：www．cnki．net／kcms／doi／lO．13700／j．bh．1001-5965．2013．0765．html基金项目：航空科学基金资助项目

8、(20125853035)；国家973