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1、第6期(总第199期)机械工程与自动化No.62016年12月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONDec.文章编号:1672-6413(2016)06-0153-02基于熵权和TOPSIS的航空发动机综合性能评估赵洪利,齐晓骥(中国民航大学航空工程学院,天津300300)摘要:采用熵权和TOPSIS(TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoIdealSolution)理想解法相结合建立基于多参数的发动机性能排队模型,根据相关参数中蕴含的客观信息来评判发动机的性能优劣。由熵权法确定发动机性能参数的客观权重值
2、,采用TOPSIS法对发动机进行排队。最后以某航空公司9台PW4056发动机数据对模型进行验证,结果显示模型排队结果与发动机性能工程师给出的排队结果基本一致。关键词:航空发动机;性能排队;熵权;TOPSIS中图分类号:V263文献标识码:A0引言m,j=1,…,n。则初始评价指标矩阵为:航空发动机的性能与飞行安全紧密相关,对发动éx11x12…x1nù机进行准确的性能评估是保证飞行安全的根本途径。x21x22…x2nX=.(1)在对机队发动机整体性能状况有一定了解的情况下,计算合理的备发数量、预测下发、制定经济可靠的发动ëxm1xm2…xmnû机大修计划、安排合理航线等都对
3、航空公司运营成本(2)对数据进行规范化处理,以解决属性指标不[1]有较大影响,这也是发动机机队管理的主要内容。可公度问题。经向量规范化处理后矩阵为Y=航空公司目前使用的性能排队方法有两种,分别(yij)m×n,其中yij为:是以EGT(排气温度)指数(RR发动机)和起飞EGTm[2]2(2)裕度(PW、CFM发动机)进行排队。这两种方法都yij=xij／∑xij.i=1是以发动机监控系统为基础,忽略了其他性能参数中(3)由熵权法计算得到指标权重向量W=可能包含的有用信息。相对于基于单参数的评估,基(w)。在信息论中,信息熵S(y)是系统无序程度j1×nj于多参数的排队更加客
4、观、合理。基于多参数的评估的度量,其定义为:是多属性目标决策问题,解决此类问题常用的方法有m层次分析法、灰色关联度分析法、模糊决策法、熵权法、ì[3-5]S(y-∑yijlnyijyij>0TOPSIS理想解法和主成分分析法等。本文将熵j)=íi=1.(3)权和TOPSIS法引入到发动机综合性能评估中,由熵î0yij=0权法确定各性能参数权重,用TOPSIS法对其进行排一般来讲,如果某项指标的指标值差异程度越小,序,建立发动机性能评估模型。该指标能够提供的信息量就大,信息熵S(yi)越小,权1基于熵权和TOPSIS的评价模型重也就越大;反之,权重越小。利用信息熵计算各指标熵
5、权法是根据指标观测值所提供的信息量的大小权重过程如下:①求解输出熵S:S(y)／lnm;②jj=Sj来确定指标权重的方法。一般来说,指标值分散度越求解指标差异度G:G;③计算熵权w:wjj=1-Sjjj=大,熵越小,所提供的信息量就越大,权重值也越大;反nGj／∑Gj。之,权重就越小。因此,可以根据各指标值的变异程j=1不难看出,指标熵权w实际上是该指标对整个度,利用信息熵确定各指标权重。TOPSIS法由jHwang和Yoon提出[6],是一种逼近于理想解的排队评价和决策过程提供的信息量大小的度量,且满足n方法,其中心思想在于根据各方案与正理想解、负理想解间的加权距离计算各
6、方案与最优方案的贴近程度,wj>0,∑wj=1。j=1根据贴近程度对各方案进行排序。基于熵权和TOP-(4)构建加权规范化矩阵Z=(zij)m×n。由于各SIS的综合评价模型计算步骤如下:指标的重要性不同,考虑指标熵权,将规范化数据加(1)建立评价指标矩阵X=(x)。设有m个权,得到加权规范化矩阵如下:ijm×n评价对象(发动机),n个指标(发动机性能参数),用xijzij=yij·wj.(4)表示第i台发动机第j个性能参数的指标值,i=1,…,(5)定义正、负理想解V+和V-:收稿日期:2016-04-06;修订日期:2016-06-17作者简介:赵洪利(1964-),男
7、,天津人,副教授,硕士,研究方向为发动机性能评估。·154·机械工程与自动化2016年第6期+V={(maxzij,j∈J1),(minzij,j∈J2)}.(5)以表1发动机性能参数作为初始评价矩阵,由熵ii-权法计算得到参数权重向量为W=[0.08940.1886V={(minzij,j∈J1),(maxzij,j∈J2)}.(6)ii0.25300.4690]。则在该样本数据中,参数其中:J1为评价指标中效益型指标集合;J2为评价指ΔN2、ΔN1为评价发动机性能提供的信息量要比参数标中成本型指标集合。+ΔFF
