黃亦田

東方航空技術(shù)有限公司 上海 200333

1 波音777 飛控系統(tǒng)

波音777 飛控系統(tǒng)使飛機飛行過程中保持希望的姿態(tài)，包括機翼和尾翼上的可移動的翼面，可以改變機翼和尾翼上的升力。共有兩種飛行控制器：主飛行控制系統(tǒng)和升力控制系統(tǒng)。主飛行控制系統(tǒng)使用的是數(shù)字電子設(shè)備和模擬電，設(shè)備電氣傳動控制系統(tǒng)。它接收來自飛行員或自動飛行控制系統(tǒng)的命令控制翼面移動。主飛行控制系統(tǒng)在飛機飛行過程中控制飛機的姿態(tài)，它所操縱的控制面有：副翼，襟副翼，升降舵，方向陀。升力控制系統(tǒng)：使用的是數(shù)字電子設(shè)備電氣傳動控制系統(tǒng)，它接收來自飛行員的命令使襟翼和前緣縫翼動作。升力控制系統(tǒng)作動器的動作也會使兩側(cè)機翼上的副翼和襟副翼動作，此時它們同時下垂。電氣傳動控制系統(tǒng)的好處：高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計，燃油更為經(jīng)濟，更小的垂直尾翼，更小的水平安定面，減輕飛機重量，改進控制效果和提高可靠性[1]。

2 飛控系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 飛控系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)知識庫的建立

本系統(tǒng)將飛控系統(tǒng)的故障按照故障模塊分解成許多小型故障，每個小型故障對應(yīng)一個故障子樹，使故障診斷只在相關(guān)的故障子樹中進行分析。故障子樹通過演繹法建立。它以波音777 的機載維護存取終端上顯示的維修信息MM 號作為故障分析的目標(biāo)，采用正向推理，逐層推溯可能導(dǎo)致故障發(fā)生的全部因素。例如，MM 號為27—10400（方向舵上動力控制組件不符合命令動作）的故障樹如圖所示。

系統(tǒng)通過故障樹來獲取故障知識，為了減少故障知識冗余，需要對所建的故障樹進行定性分析，得到故障樹的最小割集，然后利用符合二值邏輯因果關(guān)系的廣義規(guī)則表示法將知識表示出來。為了構(gòu)建案例知識庫和故障樹知識庫，需要將框架和規(guī)則表示知識的形式轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)庫的形式。因此，本系統(tǒng)利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，將案例和故障樹知識轉(zhuǎn)化成為數(shù)據(jù)庫中相關(guān)的數(shù)據(jù)表，并通過主鍵與外鍵進行表與表的連接實現(xiàn)案例的關(guān)聯(lián)性和故障樹的因果性，從而作為系統(tǒng)進行推理所需的知識。

2.2 飛控系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的推理機制

基于故障樹的推理機制，由于飛控系統(tǒng)故障的級聯(lián)效應(yīng)，一個故障原因可能導(dǎo)致不同的故障模式發(fā)生。本系統(tǒng)將這種故障級聯(lián)效應(yīng)作為一種推理方法，即通過MAT 上沒有出現(xiàn)與故障原因相關(guān)的MM 號，對不可能的故障原因進行排除。并且，它也作為沖突消解策略，使推理機能夠有效的選擇可用的知識。對于復(fù)雜的飛控系統(tǒng)，如果基于故障樹進行故障診斷，對定性分析和故障級聯(lián)分析后得到的最小割集進行一一測試，在實際的航線維護中是不可行的。因此，需要對最小割集進行定量分析，通過確定最小割集重要度，得出故障原因的優(yōu)先級別，然后，只將高于一定閥值的故障原因顯示在人機交互界面上，從而提高系統(tǒng)故障定位的精確性，減少航線維護人員測試診斷的工作量[2]。

2.3 飛控系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)

該故障診斷專家系統(tǒng)采用能夠面向?qū)ο笈c可視化程序設(shè)計,以在航線維護中，MAT 上出現(xiàn)MM 號碼：27-10400 為例，驗證本系統(tǒng)的高效性和準(zhǔn)確性。機務(wù)人員在故障信息選擇界面上，從MM號碼復(fù)選列表中選中MM 號碼為27-10400 的復(fù)選框。在此例中，飛控系統(tǒng)只出現(xiàn)了上動力控制組件不符合命令動作這一個故障，并沒有出現(xiàn)復(fù)雜的多發(fā)性故障。而對于這種單一故障，采用基于故障樹的診斷不僅能夠保證診斷的效率還能對故障進行更深入的研究。單擊故障樹診斷按鈕，直接采用基于故障樹的故障診斷。在故障診斷結(jié)果界面中，出現(xiàn)了本次故障診斷的結(jié)果：兩個故障原因按照最小割集重要度閥值的大小排序顯示出來。通過分析顯示的診斷結(jié)果，說明故障級聯(lián)效應(yīng)和最小割集重要度值在基于故障樹推理機制中得到運用。診斷結(jié)果中的故障原因是導(dǎo)致MM 號為27-10400 故障發(fā)生的直接原因，不會引起系統(tǒng)其它交聯(lián)故障的發(fā)生，符合這個實例只出現(xiàn)一個故障的現(xiàn)象。并且，診斷結(jié)果中沒有把引起這個故障的全部故障原因顯示出來。由此，系統(tǒng)高效的得出了診斷結(jié)果。在故障診斷表中，選擇不同的故障原因，會在消除故障措施的文本中顯示相應(yīng)的措施。最后，按照故障診斷結(jié)果和消除故障措施進行排故，發(fā)現(xiàn)MAT 上不再顯示故障信息，說明診斷成功，證明了本系統(tǒng)具有高效性和準(zhǔn)確性的優(yōu)點[3]。

該故障診斷專家系統(tǒng)融合了案例和故障樹推理機制各自的優(yōu)點，并且結(jié)合了波音777 電傳飛行控制系統(tǒng)的一系列特點，使其具有良好的診斷性能，并且動態(tài)知識庫的不斷更新完善，能夠不斷提高本系統(tǒng)的故障診斷效率。最后，通過飛控系統(tǒng)故障診斷的實例驗證了此故障診斷專家系統(tǒng)具有良好的可靠性和實用性。