神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛機使用決策范文

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《機械設(shè)計與制造工程雜志》2014年第六期

1評估體系建立

1．1評估指標(biāo)選擇在滿足任務(wù)需求的基礎(chǔ)上，影響飛機堪用度的主要因素有剩余壽命、定檢、航材保障、有壽機件等因素［3］，另外還要考慮機群飛機梯次使用狀況。本文綜合考慮以上因素，整合出飛行小時剩余壽命、日歷剩余壽命、梯次使用、航材供應(yīng)和定期工作等5個評估指標(biāo)。a．飛行小時剩余壽命。飛行小時剩余壽命是指各飛機階段計劃使用時數(shù)的剩余時數(shù)，是飛機使用依據(jù)的基本數(shù)據(jù)，機隊飛機使用時一般都嚴(yán)格按照計劃執(zhí)行，不應(yīng)該超出階段計劃飛行時間。根據(jù)每架飛機的階段計劃飛行時間和實際飛行時間，b．日歷剩余壽命。日歷剩余壽命主要反映飛機在使用過程中由于不當(dāng)?shù)木S護活動、環(huán)境腐蝕引起的結(jié)構(gòu)疲勞、品質(zhì)下降是否達(dá)到臨界值。日歷壽命到壽的飛機應(yīng)該立即停飛，進行相應(yīng)的檢修。在考慮飛行小時壽命的同時，還要綜合日歷壽命，合理安排飛機的使用，使飛行小時壽命和日歷壽命損失最小。根據(jù)每架飛機的日歷剩余壽命和總飛行小時剩余壽命，令:c．航材供應(yīng)。航材的供應(yīng)直接影響飛機的完好率，質(zhì)控部門根據(jù)飛機狀況和有壽機件到壽情況制定航材請領(lǐng)計劃，由航材部門保障航材供應(yīng)。根據(jù)每架飛機的航材供應(yīng)情況，令:d．梯次使用。飛機梯次使用是指機庫各架飛機距離各項定檢工作(C檢及C檢以上級別檢查)的飛行時間互相間保持一定的差距，成梯次排列使用，目的是分散各飛機的定檢時機，最大限度地提高飛機在隊率。在飛機機庫檢修條形圖中(如圖1所示)，用平均定檢剩余時間50%標(biāo)準(zhǔn)線作為理想的飛機剩余時間梯次排列趨勢線，剩余時間在標(biāo)準(zhǔn)控制線之上，距離為正值;在控制線之下，距離為負(fù)值。為提高飛機定檢剩余時間按梯次排列的程度，距離大的飛機應(yīng)多飛，距離小的飛機應(yīng)少飛。令:e．定期工作。定期工作主要是指飛機各級定檢(主要是C檢及C檢以上級別檢查)、換發(fā)和更換有壽機件等工作，是飛機維護計劃的重要部分，各項工作要按照要求和計劃嚴(yán)格執(zhí)行。

1．2綜合評價體系結(jié)構(gòu)根據(jù)以上選取的各項評估指標(biāo)，建立如圖2所示的飛機堪用度評估體系。

2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

2．1輸入層、隱含層、輸出層的設(shè)計［4］對于機隊飛機堪用度的綜合評估應(yīng)當(dāng)依據(jù)其確定的評估指標(biāo)作為輸入層因素，這里選用飛行小時剩余壽命、日歷剩余壽命、航材供應(yīng)、梯次使用、定期工作作為輸入層節(jié)點，輸入單元數(shù)為5。輸出層表示飛機堪用度的綜合評價值，節(jié)點數(shù)為1。隱含層節(jié)點數(shù)的選取還沒有明確的方法，可以根據(jù)經(jīng)驗來選取，由于輸入層節(jié)點數(shù)為5，輸出層節(jié)點數(shù)為1，選取中間隱含層節(jié)點數(shù)為3。建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型如圖3所示。

2．2學(xué)習(xí)步長、初始權(quán)值、目標(biāo)精度的選取學(xué)習(xí)步長是在學(xué)習(xí)過程中對權(quán)值的修正量，與網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性有關(guān)。步長過短，則學(xué)習(xí)效率低，步長過長，則網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性差。學(xué)習(xí)步長取為0．02。初始權(quán)值選取對于輸出結(jié)果是否最接近實際及是否能夠收斂、學(xué)習(xí)時間的長短等影響很大。由于MATLAB仿真軟件會根據(jù)初始化函數(shù)自動生成相應(yīng)的初始權(quán)值和閾值，故這里不用考慮。目標(biāo)精度是確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精度標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)誤差達(dá)到目標(biāo)精度要求后，網(wǎng)絡(luò)停止訓(xùn)練。

3基于MATLAB仿真軟件的實例分析

在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分析和設(shè)計中，會涉及大量的計算問題，MATLAB仿真軟件的使用為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算帶來了極大的便利，本文將應(yīng)用MATLAB仿真軟件對所建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行求解［5］。在此選定用于訓(xùn)練的8組樣本數(shù)據(jù)建立學(xué)習(xí)樣本矩陣和目標(biāo)輸出矩陣，選擇一組檢驗數(shù)據(jù)建立待評估矩陣。a．學(xué)習(xí)樣本矩陣、目標(biāo)輸出矩陣、待評估矩陣的數(shù)據(jù)輸入。b．BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型程序代碼設(shè)計。c．結(jié)果輸出。對應(yīng)待評估矩陣的仿真結(jié)果值為:Y=0．5347，表明待評估飛機堪用度值為0．5347，經(jīng)和樣本集進行比較，數(shù)據(jù)可信。輸出圖形為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練圖，如圖4所示。從圖中可以看出，訓(xùn)練仿真到64次時，達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)精度，訓(xùn)練停止。

4結(jié)束語

本文運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了飛機堪用度評估決策模型，MATLAB仿真表明本模型收斂速度快、評估結(jié)果可信度高，較好地解決了機群飛機的使用決策問題。另外BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練找出輸入與輸出的內(nèi)在聯(lián)系，從而求取問題的解，訓(xùn)練樣本越多，越能發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)、聯(lián)想和容錯能力，因此在實際使用中可以持續(xù)增加樣本對其進行訓(xùn)練改進。

作者：程新張乾單位：哈爾濱飛機工業(yè)集團客戶服務(wù)部 空軍航空大學(xué)飛行器與動力系