專利名稱：一種飛機(jī)燃油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬航空技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種飛機(jī)燃油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
燃油箱油量及其分布是飛機(jī)重要的基礎(chǔ)信息，穩(wěn)定、精確的燃油量測(cè)量對(duì)改善飛 機(jī)整體性能具有重要意義。一方面，精確的燃油量測(cè)量是飛機(jī)重心控制的需要。燃油量是 飛機(jī)最大的可變重量，一般飛機(jī)燃油量占全機(jī)重量的30% 60%之間，通過對(duì)飛機(jī)中各個(gè) 油箱燃油量的精確測(cè)量，便于調(diào)整燃油在各油箱的分布，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)重心控制，確保飛機(jī)重心 保持在所允許范圍之內(nèi)，而飛機(jī)重心偏差對(duì)飛行性能影響巨大，輕則由于需要平尾配平增 加飛行阻力，增加油耗，影響經(jīng)濟(jì)性，重則影響操穩(wěn)，帶來安全性問題。另一方面，精確的燃 油量測(cè)量是實(shí)施科學(xué)飛行管理的需要。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量油箱中的剩余油量可以精確計(jì)算飛 機(jī)續(xù)航時(shí)間，保證飛機(jī)安全飛行；飛行前必須根據(jù)飛行任務(wù)制定加油量，如果油量測(cè)量誤差 大(小型戰(zhàn)斗機(jī)一般會(huì)達(dá)到幾十公斤甚至上百公斤，大型民機(jī)一般會(huì)達(dá)到幾百公斤甚至更 多)，為了保證飛行安全不得不增加加油量，對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)而言，會(huì)降低其有效載重量，航程和作 戰(zhàn)半徑；對(duì)大型民機(jī)而言，會(huì)降低飛機(jī)載重，影響飛行經(jīng)濟(jì)性，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，燃油測(cè)量精 度只要每提高0. 5%，就可以至少增加2 3名乘客。為此，需要設(shè)計(jì)穩(wěn)定、可靠、高精度的 燃油測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行飛機(jī)燃油量測(cè)量。目前，國(guó)內(nèi)外最常見的飛機(jī)燃油量測(cè)量方式為通過遍布于油箱不同部位的油量 傳感器測(cè)量油面高度，然后查詢表征油面高度與燃油量對(duì)應(yīng)關(guān)系的燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫， 最后經(jīng)差值解算得到油量測(cè)量結(jié)果。為了保證各種常見飛行姿態(tài)下通過油量傳感器獲得有 效、穩(wěn)定、高精度的油面高度值，除了要提高傳感器本身可靠性和測(cè)量精度以外，更重要的 是確定合理的油箱內(nèi)油量傳感器布置方式，即油箱內(nèi)油量傳感器數(shù)量和安裝位置。不合理 的傳感器布置方式會(huì)導(dǎo)致某些常見飛行姿態(tài)下底(頂)部不可測(cè)油量過大；某些常見飛 行姿態(tài)下傳感器整體外漏或整體侵油，不能有效測(cè)量油面高度；油量測(cè)量精度對(duì)飛行姿態(tài) 敏感，測(cè)量姿態(tài)誤差較大；油量傳感器受燃油流動(dòng)、氣泡析出的影響大，傳感器本身測(cè)量精 度降低；不利于傳感器安裝與維護(hù)，增加裝機(jī)重量和影響傳感器維修性等?，F(xiàn)代飛機(jī)油箱結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，油箱內(nèi)部還裝有一些形狀與體積各異的管道、泵、閥等部件，而且飛機(jī)在飛行過程 中存在較大的姿態(tài)變化，為油面高度的高精度測(cè)量帶來了很大困難，如何合理的優(yōu)化油箱 內(nèi)油量傳感器布局，以保證在各種常見飛行工況下，連續(xù)、高精度、可靠的測(cè)量油面高度，進(jìn) 而提高最終油量測(cè)量精度已經(jīng)成為急需解決的問題。由于技術(shù)封鎖，很難找到國(guó)外的油量傳感器布局優(yōu)化技術(shù)核心資料，國(guó)內(nèi)在油量 測(cè)量傳感器布局優(yōu)化方面進(jìn)行了一定的研究，但缺乏系統(tǒng)全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和科學(xué)有 效的設(shè)計(jì)手段?！讹w機(jī)油量傳感器布局設(shè)計(jì)的CAD方法的研究》(北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)， 1997,23(6) :783-787) 一文中指出了直線型同心電容式油量傳感器存在“測(cè)量死區(qū)”以及 姿態(tài)誤差大等弊端，并提出了可測(cè)量區(qū)域的計(jì)算以及尋找傳感器位置的后驗(yàn)方法。然而，該 傳感器位置的確定方法難以直接找到傳感器的最佳敷設(shè)位置，缺乏系統(tǒng)、全面的設(shè)計(jì)理論?！恫捎肅AD技術(shù)對(duì)飛機(jī)燃油測(cè)量進(jìn)行姿態(tài)誤差修正》(北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，28 (1) 119-121) —文中提出了一種基于CAD技術(shù)的航空燃油油量實(shí)時(shí)測(cè)量和誤差修正方法，但是 沒有對(duì)傳感器的敷設(shè)位置進(jìn)行優(yōu)化，而且在每個(gè)角度值和每個(gè)高度值上，需要多次交互地 通過系統(tǒng)指令進(jìn)行體積計(jì)算，分析過程不是通過軟件自動(dòng)完成?！讹w機(jī)油量測(cè)量傳感器的尋 優(yōu)布置》(飛機(jī)設(shè)計(jì)，2001，第3期42-4 —文中提出了基于油箱模型面心連線和對(duì)稱面心 連線的傳感器數(shù)量及布局優(yōu)化方法，這種方法對(duì)油箱模型形狀特征具有一定要求，其適合 于規(guī)則的長(zhǎng)方體型或橫向?qū)ΨQ油箱，對(duì)于常見的機(jī)翼扁平油箱結(jié)構(gòu)不能取得良好的效果。 《飛機(jī)燃油系統(tǒng)油量計(jì)算與誤差分析》(南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，37 (6) :811-815) 一 文中提出針對(duì)面心連線不連續(xù)的問題，提出了平移修正方法對(duì)傳感器進(jìn)行布置，但其同樣 對(duì)油箱結(jié)構(gòu)特征具有較高要求，適用的廣泛性較差。整體來說國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的方法研究主要集 中在針對(duì)細(xì)長(zhǎng)或規(guī)則油箱特征的單根傳感器面心布置法及多根傳感器對(duì)稱面心布置法， 這種布置方法對(duì)油箱結(jié)構(gòu)特征具有較高要求，不適合于現(xiàn)代飛機(jī)廣泛采用的機(jī)翼扁平油箱 結(jié)構(gòu)；在實(shí)際型號(hào)的傳感器布置過程中，對(duì)于不規(guī)則的油箱結(jié)構(gòu)主要依靠工程經(jīng)驗(yàn)，這種依 靠工程經(jīng)驗(yàn)的傳感器布置結(jié)果不一定能得到最優(yōu)的效果，不能滿足現(xiàn)代飛機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種綜合考慮傳感器布局優(yōu)化基本原則，通用性強(qiáng)、可行性好 的燃油測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是(1)、傳感器可行性布置區(qū)域劃分、離散及可行性安裝線生成1. a).將油箱結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件(CATIAJro E、UG等)，提取燃油 箱油液模型；1. b).根據(jù)燃油的串通性能及翼肋的密封性能，將燃油箱油液模型劃分成多個(gè)用 于傳感器布局的測(cè)算單元；1. C).針對(duì)各測(cè)算單元油液模型，提取油液模型底面和頂面；1. d).根據(jù)傳感器布置避開燃油泵位置、吸油口位置、燃油劇烈流動(dòng)位置、氣泡析 出位置、維護(hù)口蓋位置的原則，及傳感器便于在翼肋、長(zhǎng)桁上安裝的原則，在油液模型底面 或頂面劃分出油量傳感器可以布置的所有區(qū)域面；1. e).針對(duì)傳感器可以布置的所有區(qū)域面，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中的對(duì)曲面 進(jìn)行離散化的工具，將可行性布置區(qū)域進(jìn)行離散，生成區(qū)域離散點(diǎn)；1. f).根據(jù)燃油測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，對(duì)傳感器安裝方向角度范圍進(jìn)行離散，得到傳 感器安裝方向角度離散數(shù)據(jù)；1. g).在可行性區(qū)域離散點(diǎn)及安裝方向離散數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，生成分布于測(cè)算單元 底面和頂面之間的安裝線集合；l.h).根據(jù)油量傳感器與油箱壁距離的要求，上下壓縮一定距離作為有效地傳感 器安裝線集合。(2)、用底部與頂部不可測(cè)油量約束優(yōu)化傳感器布局2. a).對(duì)油量測(cè)量設(shè)計(jì)滾轉(zhuǎn)角和俯仰角范圍，按照一定間隔進(jìn)行離散，得到俯仰角
5與滾轉(zhuǎn)角任意組合離散數(shù)據(jù)集合；2.b).以可行性傳感器安裝線集合和底部與頂部不可測(cè)油量要求為基礎(chǔ)，通過自 動(dòng)切削油箱模型，得到任意姿態(tài)組合對(duì)下滿足底部或頂部不可測(cè)油量要求的傳感器安裝線 集合；2. c).對(duì)各姿態(tài)組合下的約束結(jié)果進(jìn)行合并；合并方法為首先尋找任意兩個(gè)公 共部分最多的傳感器集合，并進(jìn)行合并，如果公共數(shù)量大于傳感器安裝線集合總數(shù)的15 30 %，則取消這兩個(gè)集合，將合并結(jié)果作為新的合并初始對(duì)象，繼續(xù)進(jìn)行合并過程，直至公 共部分最大數(shù)量少于傳感器安裝線集合總數(shù)的15 30%值為止，得到合并后的滿足底部 和頂部不可測(cè)油量要求的傳感器安裝線集合；(3)、測(cè)量連續(xù)性與姿態(tài)誤差約束優(yōu)化傳感器布局3. a).針對(duì)單個(gè)測(cè)算單元，設(shè)置傳感器布置數(shù)量為η，η為正整數(shù)，η初值為1，η按 照η = η+1逐個(gè)遞增；3. b).針對(duì)單個(gè)測(cè)算單元，在給定傳感器布置數(shù)量η的前提下，設(shè)置滿足底部和頂 部不可測(cè)油量要求的傳感器安裝線集合分組數(shù)為i，i為正整數(shù)，i初值為1，i按照i = i+1 逐個(gè)遞增，i取值范圍為1 η;3. c).將合并后的傳感器安裝線集合個(gè)數(shù)定義為m，將m個(gè)集合劃分成i組，得到 所有劃分組合；3. d).針對(duì)每一個(gè)劃分組合，求取各組傳感器安裝線集合的交集，交集共i組，判 斷交集是否為空集；3. e).針對(duì)每一個(gè)劃分組合得到的傳感器安裝線交集組，如果交集組沒有空集，則 交集組與j = n-i個(gè)有效地可行性傳感器安裝線集合組成計(jì)算組合，計(jì)算組合內(nèi)包含η個(gè) 非空傳感器安裝線集合；如果交集組中有空集，則跳出此步，返回到3. d)步，計(jì)算其它劃分 組合；3. f).針對(duì)每一個(gè)計(jì)算組合，對(duì)η個(gè)非空集傳感器安裝線集合進(jìn)行區(qū)域劃分，劃分 出多個(gè)小區(qū)域，并確定距小區(qū)域中心最近的傳感器安裝線，以距中心最近的傳感器安裝線 代表小區(qū)域，任意組合得到多組距小區(qū)域中心最近的安裝線組；3. g).針對(duì)每一安裝線組，進(jìn)行油位測(cè)量連續(xù)性約束判斷，判斷方法為對(duì)各極限 設(shè)計(jì)姿態(tài)組合下，10% 90%油量情況下，始終有傳感器安裝線與油平面相交，則滿足連續(xù) 性要求，繼續(xù)進(jìn)行下一步，如果不相交，則不滿足連續(xù)性要求，則跳出此步，返回到3. f)步， 計(jì)算其它組合；3. h).針對(duì)每一個(gè)滿足連續(xù)性要求的安裝線組，進(jìn)行各姿態(tài)組合不同油位處姿態(tài) 誤差計(jì)算，尋找姿態(tài)誤差之和最小的小區(qū)域組合；3. i).如果小區(qū)域內(nèi)傳感器數(shù)量大于傳感器安裝線集合總數(shù)的10 20%，則返回 到3. f)步，繼續(xù)進(jìn)行劃分計(jì)算，直到區(qū)域內(nèi)傳感器數(shù)量小于傳感器安裝線集合總數(shù)的10 20%為止；3. j).對(duì)每一個(gè)小區(qū)域組合，計(jì)算所有安裝線組合總姿態(tài)誤差，總姿態(tài)誤差最小的 即為最優(yōu)安裝線組合；3. k).判斷最優(yōu)安裝線組合姿態(tài)誤差是否滿足系統(tǒng)姿態(tài)誤差設(shè)計(jì)要求，如果滿足， 則最終傳感器數(shù)量為此時(shí)的η值，傳感器布局結(jié)果為此最優(yōu)安裝線組合；如果不滿足，η =11+1，返回到3.幻步，重新進(jìn)行計(jì)算。本發(fā)明綜合考慮飛機(jī)燃油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)基本原則，針對(duì)現(xiàn)代飛機(jī)油 箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能部件繁多、測(cè)量精度要求高等特征，提出了一種系統(tǒng)、全面、通用性強(qiáng)的油 量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法首先提取燃油箱油液模型；其次，進(jìn)行傳感器可行 性布置區(qū)域劃分、離散及可行性安裝線生成；再次，用底部與頂部不可測(cè)油量約束優(yōu)化傳感 器布局；最后，根據(jù)測(cè)量連續(xù)性與姿態(tài)誤差約束優(yōu)化傳感器布局，得到最終傳感器布局優(yōu)化 結(jié)果。本發(fā)明通用性強(qiáng)，便于實(shí)現(xiàn)程序開發(fā)，進(jìn)而改善了系統(tǒng)設(shè)計(jì)手段，提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)效 率，能夠滿足現(xiàn)代飛機(jī)油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)的需要。


圖1是本發(fā)明流程示意圖；圖2是本發(fā)明傳感器可行性布置區(qū)域劃分、離散及可行性安裝線生成流程示意 圖；圖3是本發(fā)明用底部與頂部不可測(cè)油量約束優(yōu)化傳感器布局流程示意圖；圖4是本發(fā)明測(cè)量連續(xù)性與姿態(tài)誤差約束優(yōu)化傳感器布局流程示意圖。
具體實(shí)施例方式(1)、傳感器可行性布置區(qū)域劃分、離散及可行性安裝線生成(見圖1、圖2)1. a).將油箱結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件(CATIAJro E、UG等)，提取燃油 箱油液模型；1. b).根據(jù)燃油的串通性能及翼肋的密封性能，將燃油箱油液模型劃分成多個(gè)用 于傳感器布局的測(cè)算單元；1. c).針對(duì)各測(cè)算單元油液模型，提取油液模型底面和頂面；1. d).根據(jù)傳感器布置避開燃油泵位置、吸油口位置、燃油劇烈流動(dòng)位置、氣泡析 出位置、維護(hù)口蓋位置的原則，及傳感器便于在翼肋、長(zhǎng)桁上安裝的原則，在油液模型底面 或頂面劃分出油量傳感器可以布置的所有區(qū)域面；1. e).針對(duì)傳感器可以布置的所有區(qū)域面，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中的對(duì)曲面 進(jìn)行離散化的工具，將可行性布置區(qū)域進(jìn)行離散，生成區(qū)域離散點(diǎn)；1. f).根據(jù)燃油測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，對(duì)傳感器安裝方向角度范圍進(jìn)行離散，得到傳 感器安裝方向角度離散數(shù)據(jù)；1. g).在可行性區(qū)域離散點(diǎn)及安裝方向離散數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，生成分布于測(cè)算單元 底面和頂面之間的安裝線集合；l.h).根據(jù)油量傳感器與油箱壁距離的要求，上下壓縮一定距離作為有效地傳感 器安裝線集合。(2)、用底部與頂部不可測(cè)油量約束優(yōu)化傳感器布局(見圖1、圖3)2. a).對(duì)油量測(cè)量設(shè)計(jì)滾轉(zhuǎn)角和俯仰角范圍，按照一定間隔進(jìn)行離散，得到俯仰角 與滾轉(zhuǎn)角任意組合離散數(shù)據(jù)集合；2. b).以可行性傳感器安裝線集合和底部與頂部不可測(cè)油量要求為基礎(chǔ)，通過自 動(dòng)切削油箱模型，得到任意姿態(tài)組合對(duì)下滿足底部或頂部不可測(cè)油量要求的傳感器安裝線集合；2. c).對(duì)各姿態(tài)組合下的約束結(jié)果進(jìn)行合并；合并方法為首先尋找任意兩個(gè)公 共部分最多的傳感器集合，并進(jìn)行合并，如果公共數(shù)量大于傳感器安裝線集合總數(shù)的15 30 %，則取消這兩個(gè)集合，將合并結(jié)果作為新的合并初始對(duì)象，繼續(xù)進(jìn)行合并過程，直至公 共部分最大數(shù)量少于傳感器安裝線集合總數(shù)的15 30%值為止，得到合并后的滿足底部 和頂部不可測(cè)油量要求的傳感器安裝線集合；(3)、測(cè)量連續(xù)性與姿態(tài)誤差約束優(yōu)化傳感器布局(見圖1、圖4)3. a).針對(duì)單個(gè)測(cè)算單元，設(shè)置傳感器布置數(shù)量為η，η為正整數(shù)，η初值為1，η按 照η = η+1逐個(gè)遞增；3. b).針對(duì)單個(gè)測(cè)算單元，在給定傳感器布置數(shù)量η的前提下，設(shè)置滿足底部和頂 部不可測(cè)油量要求的傳感器安裝線集合分組數(shù)為i，i為正整數(shù)，i初值為1，i按照i = i+1 逐個(gè)遞增，i取值范圍為1 η;3. c).將合并后的傳感器安裝線集合個(gè)數(shù)定義為m，將m個(gè)集合劃分成i組，得到 所有劃分組合；3. d).針對(duì)每一個(gè)劃分組合，求取各組傳感器安裝線集合的交集，交集共i組，判 斷交集是否為空集；3. e).針對(duì)每一個(gè)劃分組合得到的傳感器安裝線交集組，如果交集組沒有空集，則 交集組與j = n-i個(gè)有效地可行性傳感器安裝線集合組成計(jì)算組合，計(jì)算組合內(nèi)包含η個(gè) 非空傳感器安裝線集合；如果交集組中有空集，則跳出此步，返回到3. d)步，計(jì)算其它劃分 組合；3. f).針對(duì)每一個(gè)計(jì)算組合，對(duì)η個(gè)非空集傳感器安裝線集合進(jìn)行區(qū)域劃分，劃分 出多個(gè)小區(qū)域，并確定距小區(qū)域中心最近的傳感器安裝線，以距中心最近的傳感器安裝線 代表小區(qū)域，任意組合得到多組距小區(qū)域中心最近的安裝線組；3. g).針對(duì)每一安裝線組，進(jìn)行油位測(cè)量連續(xù)性約束判斷，判斷方法為對(duì)各極限 設(shè)計(jì)姿態(tài)組合下，10% 90%油量情況下，始終有傳感器安裝線與油平面相交，則滿足連續(xù) 性要求，繼續(xù)進(jìn)行下一步，如果不相交，則不滿足連續(xù)性要求，則跳出此步，返回到3. f)步， 計(jì)算其它組合；3. h).針對(duì)每一個(gè)滿足連續(xù)性要求的安裝線組，進(jìn)行各姿態(tài)組合不同油位處姿態(tài) 誤差計(jì)算，尋找姿態(tài)誤差之和最小的小區(qū)域組合；3. i).如果小區(qū)域內(nèi)傳感器數(shù)量大于傳感器安裝線集合總數(shù)的10 20%，則返回 到3. f)步，繼續(xù)進(jìn)行劃分計(jì)算，直到區(qū)域內(nèi)傳感器數(shù)量小于傳感器安裝線集合總數(shù)的10 20%為止；3. j).對(duì)每一個(gè)小區(qū)域組合，計(jì)算所有安裝線組合總姿態(tài)誤差，總姿態(tài)誤差最小的 即為最優(yōu)安裝線組合；3. k).判斷最優(yōu)安裝線組合姿態(tài)誤差是否滿足系統(tǒng)姿態(tài)誤差設(shè)計(jì)要求，如果滿足， 則最終傳感器數(shù)量為此時(shí)的η值，傳感器布局結(jié)果為此最優(yōu)安裝線組合；如果不滿足，η = 11+1，返回到3.幻步，重新進(jìn)行計(jì)算。
權(quán)利要求
1. 一種飛機(jī)燃油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其步驟如下(1)、傳感器可行性布置區(qū)域劃分、離散及可行性安裝線生成l.a).將油箱結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，提取燃油箱油液模型； l.b).根據(jù)燃油的串通性能及翼肋的密封性能，將燃油箱油液模型劃分成多個(gè)用于傳 感器布局的測(cè)算單元；l.c).針對(duì)各測(cè)算單元油液模型，提取油液模型底面和頂面；1. d).根據(jù)傳感器布置避開燃油泵位置、吸油口位置、燃油劇烈流動(dòng)位置、氣泡析出位 置、維護(hù)口蓋位置的原則，及傳感器便于在翼肋、長(zhǎng)桁上安裝的原則，在油液模型底面或頂 面劃分出油量傳感器可以布置的所有區(qū)域面；1. e).針對(duì)傳感器可以布置的所有區(qū)域面，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中的對(duì)曲面進(jìn)行 離散化的工具，將可行性布置區(qū)域進(jìn)行離散，生成區(qū)域離散點(diǎn)；1. f).根據(jù)燃油測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，對(duì)傳感器安裝方向角度范圍進(jìn)行離散，得到傳感器 安裝方向角度離散數(shù)據(jù)；1.g).在可行性區(qū)域離散點(diǎn)及安裝方向離散數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，生成分布于測(cè)算單元底面 和頂面之間的安裝線集合；1.h).根據(jù)油量傳感器與油箱壁距離的要求，上下壓縮一定距離作為有效地傳感器安 裝線集合。(2)、用底部與頂部不可測(cè)油量約束優(yōu)化傳感器布局
2.a).對(duì)油量測(cè)量設(shè)計(jì)滾轉(zhuǎn)角和俯仰角范圍，按照一定間隔進(jìn)行離散，得到俯仰角與滾 轉(zhuǎn)角任意組合離散數(shù)據(jù)集合；2.b).以可行性傳感器安裝線集合和底部與頂部不可測(cè)油量要求為基礎(chǔ)，通過自動(dòng)切 削油箱模型，得到任意姿態(tài)組合對(duì)下滿足底部或頂部不可測(cè)油量要求的傳感器安裝線集 合；2.c).對(duì)各姿態(tài)組合下的約束結(jié)果進(jìn)行合并；合并方法為首先尋找任意兩個(gè)公共 部分最多的傳感器集合，并進(jìn)行合并，如果公共數(shù)量大于傳感器安裝線集合總數(shù)的15 30 %，則取消這兩個(gè)集合，將合并結(jié)果作為新的合并初始對(duì)象，繼續(xù)進(jìn)行合并過程，直至公 共部分最大數(shù)量少于傳感器安裝線集合總數(shù)的15 30%值為止，得到合并后的滿足底部 和頂部不可測(cè)油量要求的傳感器安裝線集合；(3)、測(cè)量連續(xù)性與姿態(tài)誤差約束優(yōu)化傳感器布局
3.a).針對(duì)單個(gè)測(cè)算單元，設(shè)置傳感器布置數(shù)量為η，η為正整數(shù)，η初值為1，η按照η =η+1逐個(gè)遞增；3. b).針對(duì)單個(gè)測(cè)算單元，在給定傳感器布置數(shù)量η的前提下，設(shè)置滿足底部和頂部不 可測(cè)油量要求的傳感器安裝線集合分組數(shù)為i，i為正整數(shù)，i初值為1，i按照i = i+Ι逐 個(gè)遞增，i取值范圍為1 η;3. c).將合并后的傳感器安裝線集合個(gè)數(shù)定義為m，將m個(gè)集合劃分成i組，得到所有 劃分組合；3. d).針對(duì)每一個(gè)劃分組合，求取各組傳感器安裝線集合的交集，交集共i組，判斷交 集是否為空集；3. e).針對(duì)每一個(gè)劃分組合得到的傳感器安裝線交集組，如果交集組沒有空集，則交集組與j = n-i個(gè)有效地可行性傳感器安裝線集合組成計(jì)算組合，計(jì)算組合內(nèi)包含η個(gè)非 空傳感器安裝線集合；如果交集組中有空集，則跳出此步，返回到3. d)步，計(jì)算其它劃分組 合；.3. f).針對(duì)每一個(gè)計(jì)算組合，對(duì)η個(gè)非空集傳感器安裝線集合進(jìn)行區(qū)域劃分，劃分出多 個(gè)小區(qū)域，并確定距小區(qū)域中心最近的傳感器安裝線，以距中心最近的傳感器安裝線代表 小區(qū)域，任意組合得到多組距小區(qū)域中心最近的安裝線組；.3. g).針對(duì)每一安裝線組，進(jìn)行油位測(cè)量連續(xù)性約束判斷，判斷方法為對(duì)各極限設(shè)計(jì) 姿態(tài)組合下，10% 90%油量情況下，始終有傳感器安裝線與油平面相交，則滿足連續(xù)性要 求，繼續(xù)進(jìn)行下一步，如果不相交，則不滿足連續(xù)性要求，則跳出此步，返回到3. f)步，計(jì)算 其它組合；.3.h).針對(duì)每一個(gè)滿足連續(xù)性要求的安裝線組，進(jìn)行各姿態(tài)組合不同油位處姿態(tài)誤差 計(jì)算，尋找姿態(tài)誤差之和最小的小區(qū)域組合；.3. i).如果小區(qū)域內(nèi)傳感器數(shù)量大于傳感器安裝線集合總數(shù)的10 20%，則返回到 3. f)步，繼續(xù)進(jìn)行劃分計(jì)算，直到區(qū)域內(nèi)傳感器數(shù)量小于傳感器安裝線集合總數(shù)的10 20%為止；.3. j).對(duì)每一個(gè)小區(qū)域組合，計(jì)算所有安裝線組合總姿態(tài)誤差，總姿態(tài)誤差最小的即為 最優(yōu)安裝線組合；.3. k).判斷最優(yōu)安裝線組合姿態(tài)誤差是否滿足系統(tǒng)姿態(tài)誤差設(shè)計(jì)要求，如果滿足，則最 終傳感器數(shù)量為此時(shí)的η值，傳感器布局結(jié)果為此最優(yōu)安裝線組合；如果不滿足，η = η+1, 返回到3. a)步，重新進(jìn)行計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明屬航空技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種飛機(jī)燃油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明綜合考慮飛機(jī)燃油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)基本原則，針對(duì)現(xiàn)代飛機(jī)油箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能部件繁多、測(cè)量精度要求高等特征，提出了一種系統(tǒng)、全面、通用性強(qiáng)的油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法首先提取燃油箱油液模型；其次，進(jìn)行傳感器可行性布置區(qū)域劃分、離散及可行性安裝線生成；再次，用底部與頂部不可測(cè)油量約束優(yōu)化傳感器布局；最后，根據(jù)測(cè)量連續(xù)性與姿態(tài)誤差約束優(yōu)化傳感器布局，得到最終傳感器布局優(yōu)化結(jié)果。本發(fā)明通用性強(qiáng)，便于實(shí)現(xiàn)程序開發(fā)，進(jìn)而改善了系統(tǒng)設(shè)計(jì)手段，提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率，能夠滿足現(xiàn)代飛機(jī)油量測(cè)量傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)的需要。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102096739SQ20111003769
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者劉蘇彥, 張兵, 楊朋濤, 蔣軍昌 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所