模糊数学在飞行控制系统故障诊断的应用

航空论坛

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

zuoshuaibo

外场维修的排故流程

航空论坛

中国民航大学
硕士学位论文
模糊数学在飞行控制系统故障诊断的应用
姓名：黄海涛
申请学位级别：硕士
专业：导航、制导与控制
指导教师：张鹏
20070220
中国民航大学硕士学位论文
摘要
在当今激烈竞争的航空运输市场环境下，增收节支是航空公司生存和发展的关键。由于
飞机维修成本几乎“吃掉”航空公司近20％的营业额，因此降低飞机维修成本是航空公司节
支的重要渠道之一。
A320型客机的外场维修中主要有两种方法。一是依靠空中客车公司发布的排故手册，根
据手册提供的故障隔离步骤，依次排除各种可能原因，直到找到故障所在为止，但是严格按
照手册进行排故是非常烦琐的。另一种方法是利用航空公司已经积累的维修经验，采用各种
方法对出现故障在经验库中进行智能查询，大大缩短了排故时间，并且节约了维护成本；但
是由于该方法的算法种类繁多，需要投入大量人力和时间，缺乏更广泛的应用。
本文基于A320系列客机飞行控制系统，分析了飞机系统故障诊断的特点，建立了针对飞
行控制系统的故障诊断系统，建立了数据库服务器进行远程访问。应用模糊数学的方法建立
了专家系统，使飞机故障诊断系统更具有实用性和科学性，为飞机故障诊断提供一种比较有
效的方法。
关键词：A320，飞控系统，数据库，模糊数学，SOL
Abstract
Nowadays it is very important to cut expenditure and increase income for airlines．As the cost
of maintenance almost occupies 20 percents of airlines'turnover reducing cost of maintenance is
necessary．
Currently,there are mainly two ways in Airbus320 mr／'-me maintenance：one is to isolate the
fault by following the Trouble Shooting Manual offered by Airbus，this is the main and effective
way,but it caIl not accumulate nor embody the expert experience；The other is to make use of the
maintenance experience accumulated by the airlines，using the method of artificial intelligence to
query the fault appeared in the experience base，this methodhas the advantage of querying fast and
orientating nicely ete，but it is very difficult to choose the best one．And the application of using
sill出e arithmetic hinder generalizing expert system．
The thesis discuss the characteristic of fault diagnosis system，set up SQL server which allow
long-distance accessing．By applying fu=y math to set up all expert fault diagnosis system on flight
control system of AIRBUS A320．This system provides a pmcticai and effective method for fault
diagnosis of flight control system．
Keywords：A320，flight control system，data base，fuzzy math，SQL
Ⅱ
中国民航大学学位论文独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成
果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或
撰写过的研究成果，也不包含为获得中国民用航空学院或其它教育机构的学位或证书而使
用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明
并表示了谢意。
研究生签名：董渔盘日期：
中国民航大学学位论文使用授权声明
中国民用航空学院、中国科学技术信息研究所、国家图?传馆有权保留本人所送交学位
论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档
的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，
可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权中国民用航
空学院研究生部办理。
研究生签名：茎!盘鱼导师签名：垒汹期：
中国民航大学硕上学位论文
1．I课题研究背景
1．1．1民航机务维修现状
第一章绪论
民航是现代交通运输的重要部门，发展国民经济的重要领域，又是高技术、高投入、高
风险的行业。民用航空活动是通过航空器在空中的飞行实现旅客、货物、邮件的位移和完成
工业、农业以及科研、抢险、救灾等任务。航空器在空中的运动较之其他运输工具在地面、
水面的活动，风险更大，遇到特殊情况更难处理。
自改革开放以来，我国民航业迅速发展。目前的形式特点是：航空公司多，机队规模小，
机型多，经营管理水平和维修能力未能适应发展的需求，特别是一线维修力量即外场维修薄
弱，应引起维修管理者和民航运输业领导人的充分关注。
1)航空维修理论概述【ll
航空器维修是指对航空器和／或航空器部件维护、修理、检查、更换、改装和排故的总称。
它具有多因素、多变动、多目标的特点，是完成飞行任务的重要技术保证。随着航空器技术
设备的日益复杂和机队的扩大，航空器维修对航空器使用的安全性、有效性和经济性，愈来
愈产生重大的影响。
按照“民用航空器维修许可审定的规定”，对民用航空器和／或其部件的维修工作分类
为：校验、改装、修理、翻修、航线维修和定期检查。航线维修本来的界定，是指对民用航
空器的短停(过站)、航行前、航行后的维修。相对于结构检查被统称为内场修理，航线维
修和定期检查统称为外场维修。
2)我国航空维修业的发展【2】
改革开放以来中国民用航空业持续，快速发展。中国民用航空作为我国通向世界的桥梁，
一直是我国经济发展最快的行业之一。民用航空维修业也迅速崛起，航空维修已经成为了一
门综合性的工程技术科学。
我国航空器维修的发展主要经历了以下阶段：
★初始阶段(二十世纪初)，专职维修人员和专门维修机构从无到有的发展起来。
★新中国建国初期至70年代，维修方式和维修组织在原苏联模式的基础上走自己的路。
★70年代后，维修方式的演变和维修组织逐渐与国际接轨。
3)航线维修Ij’
本论文中所提到的专家系统针对航线维修。航线维修属于外场维修，外场维修是航空器
维修工程系统中的一个环节，是民航运输生产的重要组成部分，对保证航空器的持续适航，
民航运输的安全正常，提高民航企业的经营效益和竞争力，都具有极大影响。外场维修的工
中国民航大学硕L学位论文
作质量，对保证航空器准时正常运行，对及时掌握航空器及其部附件的技术参数变化，对保
证／恢复航空器固有可靠性水平，保持航空器持续适航，对航空公司的运营安全和效益，都有
极大影响。
航线维修包括：
★航行前维护：每次执行飞行任务前的维护工作。
★航行后维护：每次执行完飞行任务后的维护工作。
★过站(短停)维护：执行过一次飞行任务，经过过站维护后和再次执行任务之间的维
护工作。
1．1．2 A320型飞机故障诊断系统研究价值
A320型客机是1997年南方航空公司开始引进的双发窄机身中短程客机，由欧洲空中客车
工业公司研制。该机采用最先进的设计技术和生产技术、新材料及先进数字式航空电子设备。
它是世界上第一种使用电传操纵的亚音速民用客机，从起飞到着陆整个过程都由电传操纵系
统操纵14】。由此可见，A320型客机的飞控系统的独特性和先进性对科研人员及维修人员的要
求也相应提高。
目前中国民航共有800多架大型运输飞机，空中客车公司A320系列客机约占总数的1／4。
2005年12月5日，空中客车公司与中国航空器材进出口集团公司在巴黎签署了订购150架
A320系列飞机的框架协议，创造中国民航飞机订单史最高记录。目Iii『在我国民航使用的A320
型飞机，有的已经服役lO年之久，飞机的各类故障，尤其是电子系统的故障逐渐增多。因此，
快速、准确、实用的智能故障诊断软件系统对及时排除飞机故障、提高飞机使用可靠性、保
证飞行安全、降低运营成本具有重要的实际应用价值。同时，对自主研发飞机故障诊断系统
也有一定的借鉴意义。
由于飞机可靠性的日益提高，尤其像A320飞机这样不断地将最新技术引进飞控系统，
故障的发生次数相应降低，一个维修人员体验随机故障的机会也越来越少，这样就会造成维
修经验不足，从而导致当遇到特殊情况下的维修任务时，难以找到解决故障的关键，不能尽
快的排除故障，极有可能影响正常的航班和飞行任务。另一方面，A320飞机飞控系统故障涉
及到很多其他的系统，例如：防火系统(FIRE)，燃油系统(FUEL)，液压系统(HYD)，气
源系统(PNE)等等。这些系统间相互影响、相互制约、使维修人员对某一特定的部件排除
故障时，既要考虑本系统的关系，又要处理与之相关的其他系统的影响。这样，维修人员单
单依靠人类自身大脑的记忆、纸张的使用己经不能满足工作的需求。为此，需要研究部门利
用特定的专业知识为维修人员提供技术支持，利用最新的科学技术解决实际中的问题，同时
这种技术的应用应该能为维修人员和培训人员提供行之有效的学习和培训方式，使其维修知
识和维修经验在日常的学习和工作中日益丰富。
专业人士的经验对于机务维修工作有很大的帮助。凭借对飞机设备的深刻了解和几十年
的工作经验，专家可以在很短时间内判断故障所在和排故方法。但是聘请专家进行日常维护
价格昂贵，无法对每一班次的维修进行维护。
2
中国民航人学硕上学位论文
查询历史维修记录，参考已有的维修经验进行飞机故障诊断和维修是机务维修人员最普
遍使用的方法。维修工程部门，甚至机务人员个人都或大或小的建有自己的历史维修记录数
据库，机务维修人员都是参考这些历史维修经验，迅速进行故障针对和排除故障。但是这些
经验数据记录方式的不同，存储数据库选择的不统一，不仅为检索查询带来不便，也为在整
个航空公司进行信息共享带来困难。
计算机技术已广泛应用于现代民航飞机上，空中客车公司提供的用于故障诊断的手册主
要有：飞机原理图手册ASM(Aircraft Schematic Manual)，飞机维护手册AMM(Aircraft
Maintenance Manual)，飞机线路图手册AWM(Aircraft Wiring Manual)，故障隔离手册TSM
(Trouble Shooti岖Manual)等。在航线维修时主要使用ASM，AMM，TSM手册，由于这些
电子资料内容繁多、缺乏针对适合维护排故特点的界面，在航线排故时使用不便、效率不高。
对一个在现场工作的维修人员来说，飞机一旦发生故障，想利用这些软件资料在短时间内正
确、迅速地找出故障原因及解决方法是比较困难的。怎样合理利用飞机厂家提供的各种资料，
结合日常维修工作中积累的经验为维修人员提供结构合理、快速准确、易于使用、界面友好
的故障诊断软件系统，是迫切需要解决的问题。
如果在每一台终端机上都建立故障数据库，不但成本高，难度大，而且不利于资源共享
和实时更新，所以建立一个数据库服务器，通过客户端访问数据库是一个非常行之有效的方
法。
1．1．3外场维修的排故流程
一般情况下外场机务维修的排故流程如下【5】；
步骤l：飞行员确认故障并写出飞行员报告(Pilot Report，PIREP)，描述故障现象、
故障性质(短暂、持久等)、驾驶舱效应(Flight Deck Effect，FDE)以及出现故障时的通
道、工作方式和飞行阶段等。
步骤2：根据PIREP，机务人员分析飞机的哪一个或哪些系统出现故障。
步骤3：如果该系统能做机内自检测试(Build In Test Equipment，BITE)，就在控制
显示组件(Control Display Unit，CDU)上查看相应系统的飞行故障历史(In F1ight Fault)
记录，看是否有同样的飞行故障或其它故障记录。
步骤4：根据维护手册(Aircraft Maintenance Manual，AMM)和排故手册(Trouble
Shooting Manual，TSM)查找相应系统的排故程序，如果必要，在CDU上作相应的BITE测试进
行故障隔离。最终找出故障部件，并按AMM和TSM的要求更换部件，然后做相应的验证测试，
确认己排除故障。
步骤5：有些故障是间歇性的，不一定每次都能找到故障部件，这时可以按照放飞偏离指
南DDG和主最低设备清单MMEL上的规定放飞飞机或停场待修。
中国民航大学颈士学位论文
1．2故障诊断和专家系统
1．2．1故障诊断的基本概念【61
故障诊断是根据设备运行状态信息查找故障源，并确定相应决策的一门综合性的新兴学
科。这门科学从60年代一出现就受到人们的青睐，经过几十年的发展，已取得了长足的进步。
从以信号分析为基础的一般诊断方法发展到以知识处理为基础的智能诊断系统。在能源、石
化、交通、冶金、电子、军事等许多重要领域都得到比较广泛的应用。
故障诊断包括诊和断两项任务。诊就是查找故障发生征兆的过程，断就是根据诊的结果
做出相应的决策。现代故障诊断系统应有诊和断两个功能。故障诊断的重要任务是查找故障
成因。包括系统层次问的纵向成因、子系统问的横向成因、间接成因及外部成因。产生系统
故障的原因有：零部件恶化，包括设计不合理、质量不合格；固有特性恶化、元素之间的联
系失调、系统工作条件不满足等。
诊断出系统故障本源是装备维修的基础，也是故障诊断的终极目标。但由于受到特征信
号观测手段、征兆提取方法、状态识别技术、诊断知识完备程度以及诊断经济性的约束，诊
断层次要深入的程度受到限制。
1．2．2基于知识的故障诊断方法{71
80年代后期，出现了基于知识的故障诊断方法。它既不需要被诊断对象的数学模型，又
引入了被诊断系统的大量信息，因此有着很强的生命力。基于知识的方法又分为基于专家系
统的方法、基于神经网络的方法、基于定性模型的方法、基于模糊的方法、基于模式识别的
方法和基于故障树的方法等多种类型。它们除了开发、利用了启发性知识，并将启发性知识
中的大量信息用于故障诊断外，还引入了学习机制和人机协作的工作方式，因此不但可以对
故障进行预测和定位，还能够对故障定量、定因，使诊断的决策水平大大地提高了。其主要
方法如下所述：
1)基于专家系统的故障诊断方法
专家系统是一种智能计算机软件，一般主要由人机接口、知识库、数据库和推理机组成，
是人工智能学科的主要研究方向。基于专家系统的故障诊断将人们长期的实践经验和大量的
故障信息知识归纳成计算机能够利用的规则提供给知识库，并将被诊断系统的实时数据供给
数据库，专家系统通过综合运用知识库中的规则对已有的知识及数据库中的数据进行推理和
分析，就可以查找到最终故障或有可能的故障。并且，专家系统还可以进行自学习，当它的
假设故障被否定后，就会自动修改推理策略，专家系统就能够不断地完善，更准确地寻找到
故障源。使用专家系统进行故障诊断可以达到准确的诊断效果，并已经有大量应用。但是，
专家系统解决问题的能力依赖于知识库的质量，而知识获取及不确定性处理是目前建造专家
系统的瓶颈问题。
2)基于人工神经元网络的故障诊断方法
人工神经元网络(Artificial Neural Networks-ANN)由于能够大规模并行处理、分布
4
中国民航大学硕士学位论文
式存储信息，且具有自适应学习能力，因此是一种能快速处理信息、鲁棒性强大、智能的故
障诊断方法。更为重要的一点是ANN能够有效地实现输入到输出的非线性映射。由于大部分自
动控制系统都是非线性系统，而且难以建模，用本身就是非线性映射的ANN来模拟难以建模的
非线性系统恰好解决了这一难题。
ANN用于故障诊断主要有四种方式：用ANN产生残差的方式，用ANN评价残差的方式，用ANN
作一步诊断，用ANN作自适应误差补偿的方式。ANN虽然可以通过样本学习的方法将网络的输
入输出关系以权值的方式储存下来，但是网络内部的知识表达方式不明确，学习时不能利用
己有的经验和知识，且对训练样本的可靠性依赖较大。因此，近年来的常见应用都是将ANN
和模糊方法结合，用模糊方法构造网络，使网络中的权值具有明显意义，用ANNUl入学习机制，
学习的结果改善原来的规则，进行优势互补。
3)基于定性模型的故障诊断方法
近年来在欧洲基于定性模型的方法受到了广泛的重视。它主要有两种手段，其一是定性
仿真，其二是知识观测器。定性仿真方法首先使用一组表示系统物理参数的定性变量和一组
表示各参数间相互关系的定性微分方程构成定性模型，然后将系统的结构描述为状态转化图，
以确定从给定的初始状态出发得到的当前系统状态。在基于知识的方法中的知识观测器类似
于基于数学模型方法中的状态滤波器和卡尔曼滤波器。知识观测器主要由四部分组成：定性
模型、差异检测器、候选人产生器以及诊断策略。其中定性模型是核心部分，它运用定性仿
真或符号有向图进行推理，用于预测系统的行为。由于它简化了知识获取的过程，因此比传
统的专家系统方法更为简洁。
4)基于模糊的故障诊断方法
基于模糊的故障诊断方法适用于系统状态及故障状态具有不确定性，并可采用模糊集描
述的情况。其主要方法有四种：基于模糊模型的故障诊断方法，基于自适应模糊闭值的残差
评价方法，基于模糊聚类的残差评价方法和基于模糊逻辑的残差评价方法。但在实际应用中，
一般不单独使用模糊方法进行故障诊断。
5)基于模式识别的故障诊断方法
基于模式识别的故障诊断方法需要大量的有关故障的先验知识，还要做大量的故障仿真
实验，且对新颖故障不能准确诊断，但是特别适合于复杂故障的情况。这种故障诊断方法首
先要选择出能表达系统故障状态的向量集，作为故障模式向量。然后从模式向量中提取对故
障状态最敏感的特征参数，构成故障的基准模式集。最后形成判别函数，用以识别系统目前
状态属于哪种故障状态。若要系统能诊断新的故障，必须通过自学习增加基准模式集。
1．3本文内容及其创新点
1．3．1本文主要内容
本课题研究了A320飞机飞控系统故障数据库管理方法，学习模糊数学在故障诊断方面
的应用，以及通过SQL的数据库实现。这是数据库技术、计算机技术、模糊数学方法和飞机
中国民航大学硕十学位论文
飞控系统相结合应用的产物。若要成功地建立飞控系统故障数据库及模型仿真研究，需要对
飞控系统的故障相关内容、部件组成部分、部件工作特性等方面有一个清晰的了解。本人通
过查阅大量的相关资料和英文手册，成功的完成了本课题的研究工作。本文主要是对所作研
究工作的一个概括总结，具体地说，主要做了以下几方面的工作：
第一章：介绍A320型飞机飞控系统总体结构，基本工作原理和不同的工作方式，并分
别结合课题所需的电子组成部分作必要的总结和说明。
第二章：描述针对A320型飞机系统故障数据库系统的总体结构及功能需求分析。主要
概括了应用程序框架的知识内容及创建需求，并分别进行了各部分的概要说明。
第三章：研究模糊数学在各种不同故障诊断系统的应用，针对飞控系统自身的特点，采
用不同的处理方法对故障诊断系统进行测试，验证，并对结果进行总结。这是本文的重点和
难点。
第四章：讨论A320型飞机飞控系统故障数据库的设计与建立，它作为数据库系统功能
实现的前提和基础，在整个课题中占有重要的角色，是本课题的一个重点内容。
第五章：详细阐述了ADO访问技术及应用程序各部分的实现机制，对本课题的最终研究
成果予以全面的介绍。
1．3．2本文创新之处
通过采用模糊数学，专家经验结合可靠性分析的方法对日常发生的故障定位，对故障信
息进行全面的分析，并给出一个较为客观的结论。此方法既避免了模糊数学诊断的不确定性，
又利用了专家经验的准确性，并且应用可靠性分析进行辅助。有助于建立具备世界先进水平
的飞机维修故障诊断支持系统，通过手段的现代化，提高维修工作的信息化、科学化、智能
化程度，提高工作效率和经济效益。
6
中国民航丈学硕士学位论文
第二章A320型飞行控制系统
2．1飞行控制系统简介
2．1．1飞行控制系统现状及发展
飞机飞行控制系统是飞机重要的组成部分，自动飞行系统是其主要功能之一。早在十九
世纪末，人们就尝试过用伺服驱动和自动反馈保证飞行器纵向的稳定性嘲。在早期的飞控系
统中，人是一个非常重要的组成部分，如图2．1：
图2．1早期飞行控制原理
驾驶员用眼睛观察到仪表板上陀螺地平仪的变化。大脑做出决定，通过神经系统传递到
胳膊和手，操纵驾驶杆，使升降舵偏转产生相应力矩。
随着自动控制不断发展，敏感元件，放大计算装置和执行机构三部分在某种程度上可以
替代了驾驶员来控制飞机，自动驾驶仪诞生了，如图2．2自动驾驶仪闭环系统。
?⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。。：
● I
： 自动驾驶仪：
： ：
图2．2自动驾驶仪闭环系统
60年代以Ij{『的自动驾驶仪均以舵机回路的稳定系统为主，配合较少的输入指令(例如转
弯、升降、高度保持等)去操纵飞机。后来发展了配合无线电导航，惯性导航的倾向指令输
入，增加了外回路控制部分。要求实现自动进近和自动着陆进一步扩大了外回路控制部分，
并且和自动油门结合后形成了较为完整的自动飞行控制系统(AFCS)。这时AFCS的主要功
7
中国民航大学硕士学位论文
能不再是角姿态的稳定和控制，而是航迹选择和保持，加上俯仰，速度选控和保持的自动系统
了。此时方式控制板成为不可缺省的部件。提供方式选择和指令输入，工作方式的记忆和指
示等功能【91，可以说自动飞行控制系统是在60年代中逐步发展起来的，70年代是模拟式AFCS
盛行时代，80年代开始了AFCS从模拟式向数字式过渡。
数字化的AFCS已和电子飞行仪表系统(EFIS)结合起来，飞行方式的显示安排到EFIS
画面上，并且在显著位簧(屏幕上方或右上，左上两角)出现，以提高驾驶员的觉察性。数
字化的AFCS开始和飞行管理计算机系统(FMGC)结合起来，某些外回路的指令生成可由
FMGC完成。数字化AFCS提供了信号处理和综合上的方便，复杂控制律的软件实现，余度
技术、容错和重构技术相继采用，使AFCS更成熟起来，在速度控制相结合下已经成为能够
实施多维导航的飞行自动化系统了。
数字化AFcS和计算机技术的高速发展也为电传飞行控制(FBW)创造了条件。80年代
是数字式AFCS盛行时代，开始从模拟电子系统转换成数字电子系统。得力于先进的计算机
技术和余度技术。电传飞行控制系统(FBw)开始发展起来，90年代FBW扩大应用，通过
广泛的争议和使用实践，使得人们对FBW的可靠性减少怀疑。继1988年空中客车公司开始
在A．320飞机上采用FBW后，1995年波音777飞机上也采用了FBW。FBW逐渐得到世界
上普遍的认可和接受，成为AFCS和FBW两分天下的局面[10l。
目前光传飞行控制系统(FBL)正在实验阶段，光传控制系统(CBL)已在某些辅助操
纵系统和发动机控制系统上获得应用，21世纪初CBL／FBL将得到发展。
2．1．2电传操控系统
电传操纵系统不单是用电线代替操纵杆系就可以了，它还具有计算机，计算机接收飞行
员的控制输入以及传感器测得的飞机状态反馈信号来计算对舵机的指令。正因为在飞行操纵
系统中引入了计算机和反馈信号，使系统性能产生了质的飞跃，因而电传操纵系统称为电传
飞行控制系统似乎更为合适。·
电传飞行控制系统不仅重量轻，操纵中没有因摩擦引起的滞后，可减少维修量，而且还
可以通过放宽静稳定性(可提高机动性，减小配平阻力)、阵风减载、机动载荷控制、机翼和
机身结构振型的阻尼及颤振抑制等主动控制技术提高飞机的性能【8l。
最早采用电传飞行控制系统的飞机是美国的F-16A／B，当时因数字计算机技术还未发展
到一定水平，因而采用了模拟式电传系统，为保证安全可靠采用了四余度结构。但因模拟系
统的计算能力有限，使飞机性能受到一定的限制。故美国后来的F-L6C／D和国外新研制的一
些飞机都采用了性能更好的数字式电传系统I”J。
电传飞行控制系统的试飞至关重要，电传飞行控制系统虽然具有很好的性能，但由于它
是一种高增益系统，与普通飞行操纵系统有着本质的不同，容易由于其本身的变化或外界条
件的改变突然产生飞行员诱发振荡。因此在设计时不能片面追求操纵性能，更要注意使它不
易产生飞行员诱发振荡。对电传飞行控制系统必须进行彻底模拟和分析，找出一切隐患。电
8
中国民航大学硕士学位论文
传飞行控制律在变稳飞机上试飞是发现飞行员诱发振荡的重要手段。美国在F-22出厂前一年
多就对其电传飞行控制律在F-16变稳飞机上进行试飞。
目前，电传飞行控制系统正在向自适应飞行控制系统的方向发展。美国早在60年代初就
对自适应飞行控制系统作了试飞。以后在不断进行研究和试验，但始终没有在生产型飞机上
使用过，究其原因可能是性能还不够完善。
但未来随着马赫数高达6～8的高超音速飞机的到来，以及为减小阻力和提高隐身特性的
无尾飞机的出现，飞机的气动特性变化范围很大，用常规飞行控制方法很难胜任，必须采用
自适应控制。而且，军用机在作战中部分控制面被打坏或民用机个别控制面因故障而不能工
作，这时也需要自适应控制系统自动诊断故障并进行重构。新一代的自适应飞控系统由于计
算工作量很大，将采用并行处理和神经网络技术，并将采用光纤来传输大量数据，由电传飞
行控制系统发展成光传飞行控制系统【l“。
2．2 A320飞机飞控系统介绍
A320客机是第一种采用电传飞行控制系统的民用运输机，所有飞行控制面由飞机三个独
立的液压源驱动，而且都由电信号控制。滚转轴和升降舵单独由电控制，而可配平水平安定
面(THS)和方向舵则由电和机械混合控制，故在电气全部发生故障的情况下，仍能对A320
进行控制。飞行员的主俯仰和滚转控制无机械连接，靠侧驾驶杆实施控制。因为A320是客机，
故对电传系统的余度设计有更高的要求【13】。
A320的电传系统组合了阵风减载系统，系统的作用是把翼根处由阵风引起的总的对称向
上弯曲力矩(由阵风载荷与1G引起)减小15％，从而减轻机翼根部的结构。系统采用安装在
机翼中心线上的垂直加速度计，加速度计信号先通过一个抗混淆滤波器，然后经飞控计算机
送到阵风减载控制面(副翼和两个外侧扰流板)舵机，通过控制面的偏转来减轻阵风载荷【14】。
主飞行控制系统采用了7个数字计算机：2个ELAC，提供升降舵，副翼和THS控制，为
所有轴提供正常控制律(为四通道系统)；3个SEC，提供扰流板、升降舵和THS控制，仅能
计算重构的控制律；2个FAC，通过偏航阻尼器提供方向舵控制，也能计算方向舵行程限制和
方向舵配平控制。
A320飞机的6个自由度的变化是通过不同类型计算机协调控制各种机翼实现的。所涉及
的计算机包括：
★2个ELAC(Elevator Aileron Computer升降舵副翼计算机)；
★3个SEC(Spoiler Elevator Computer扰流板升降舵计算机)；
★2个FAC(F1ight Augmentation Computer飞行增稳计算机)；
★2个FMGC(F1 ight Management and Guidance Computer飞行管理指引计算机)。
A320飞机能够控制的多面包括2个副翼，2个升降舵面，2个水平安定面，1个方向舵，
lO片前缘缝翼，10片扰流板，4个襟翼。其所在位置如图2．3：
9
中国民航大学硕士学位论文
幽2．3 A320 E行控制舵面幽
依照三个基本轴：纵轴、横轴、竖轴，来控制飞机的飞行姿态。滚转控制：使用副翼、
襟副翼和扰流板来控制飞机相对纵轴的姿态角，在飞机倾斜转弯时两侧机翼上的副翼、襟副
翼向相反方向转动，扰流板只在下倾的机翼上伸展，上仰机翼上的扰流板不动。俯仰控制：
使用水平安定面和升降舵来控制飞机相对横轴的姿态角。水平安定面控制常时间的俯仰变化，
升降舵控制短时的俯仰变化。偏航控制：使用方向舵来控制飞机相对竖轴的姿态角。方向舵
有一个下垂片来增强方向舵的控制作用。减速装置：主飞行控制系统也包括减速装置。除了
进行滚转控制之外，扰流板在空中和地面也充当减速装置，它们在两侧机翼上展开以增加飞
行阻力达到减速的目的【”l。
2．2．1 A320飞机副翼控制系统
副翼可以由侧杆控制器手动控制，也可以采用自动驾驶功能控制。每一个副翼由两个伺
服系统驱动，所接收的指令由ELAC发出，各自的动力来自于不同的液压系统。计算机控制副
翼，改变其角度，从而带来姿态的变化。
在正常情况下，ELAcl和相关的伺服系统处于激活模式，控制副翼；ELAc2处于备用模式。
如果出现多重故障导致副翼的两个伺服系统控制失效，伺服器自动切换至阻尼模式，此模式
也用于液压动力失效情况，如图2．4所示：
IO
中国民航大学硕：}学位论文
r———一aD帅———_]r———一oDm————]
RoLL
堋’一晶2 t I。}】c器[，l’t 2毒～2舭
’
图2．4副翼及扰流板控制示意图
五个扰流板分别完成不同的功能：
★#2一#5，在滚转运动中，作为滚转扰流板；
★#2一#4，减速扰流板：
★#1-#5，地面扰流板。
滚转扰流板可由侧杆控制器控制，减速然流板可由控制杆手动控制或者在自动飞行模式
中自动控制。
相关控制规律：
滚转控制主模式：飞机滚转动作根据优先逻辑模式由控制副翼，扰流板#2至#5和方向舵
完成。在飞行时，系统完成对滚转控制和包线保护等工作。为了飞行时的稳定性，仅允许最
大33度的滚转角度和荷兰滚转阻尼。飞行中所完成的滚转角度变化取决于地面／空中的情况，
空速和飞机配置。在地面时，操纵杆位置和副翼角度、扰流板偏移位置之间关系是固定的。
方向舵可以直接由脚踏板或者配平开关控制。
滚转控制次模式：飞机滚转动作根据优先逻辑模式由控制副翼和扰流板#2至#5和方向舵
完成。但是在飞行中，所完成的滚转角度变化仅取决于飞机配置。(某设备故障，仅通过剩
余设备完成滚转)
2．2．2 A320飞机升降舵控制系统
倾斜(前倾／后倾)控制中，计算机ELAC和SEC都可以控制升降舵和水平安定面(Trimmable
Horizontal Stabilizer，简称THS)的变化。每一个升降舵由两套电子液压系统驱动。
升降舵：飞机倾斜控制由两个机械上独立的升降舵完成，升降舵可由侧杆手动控制，也
可在自动飞行功能中控制。ELACs或SECs发送指令到升降舵伺服系统控制舵面，每一个升降
舵由两个电子液压伺服系统驱动。
】下常情况下升降舵由ELAC2控制，其他处于备用状态。如果ELAC2故障，根据以下优先
顺序选择计算机：ELACI，SEC2，SECl。如果伺服系统与计算机失去联系(电子控制失效)，伺
服系统自动切换到一种“中间”模式使舵面处于中间位置。如果伺服器的液压系统故障，阻
尼模式自动打开，如图2．5：
中国民航大学硕士学位论文
B舶^辑lc'I·l：—≥一22 2 ， 2——呻1隹L^C 't 2曼善1fs∞
图2．5升降舵及水平安定面控制示意图
水平安定面：倾斜的配平功能由水平安定面完成。正常情况下，配平由自动驾驶功能完
成。在地面或者自驾失效时，配平必须使用手轮手动完成。自动模式控制环上有一个压力感
知设备，在紧急情况下，驾驶员拨动手轮，感知压力阀门则迅速跳开，切换至手动模式。
相关控制规律：
★倾斜控制主模式：飞机倾斜动作根据优先逻辑模式，通过侧杆控制器控制升降舵和可
配平水平安定面完成。倾斜控制要求负载量和倾斜角度反馈至计算机，所需的变量从地面／
空中情况，高度。空速和飞机配置获得。包络保护包括大角度转弯保护，负载限制(不可过
载)和空速保护，使飞机处于十分稳定的状态。
★倾斜控制次模式：飞机倾斜动作根据优先逻辑模式，通过侧杆控制器控制升降舵和可
配平水平安定面完成。但是在飞行中，所完成的倾斜角度变化仅取决于飞机配置。(某设备
故障，仅通过剩余设备完成滚转)
★倾斜控制直接模式：飞机倾斜动作根据优先逻辑模式，通过侧杆控制器控制升降舵完
成。但是在飞行中，所完成的倾斜角度变化仅取决于飞机配置。THS被自动控制，此时自动
配平。
2．2．3 A320飞机方向舵控制系统
方向舵：方向舵主要任务是完成飞机的偏航工作。它被三个伺服系统驱动，由脚踏板手
动控制或者由在自动飞行模式下由FMGc控制。如果控制失效，在控制回路上的螺线弹力设备
将方向舵至于中心位置。每次方向舵控制的力度，位移门限由TLU计算给出。在正常情况下，
配平执行器，偏航阻尼系统和TLU有FACl控制，FAC2处于备用状态。
偏航自动控制是由FMGC，FAC相结合控制。方向舵完成主要的飞机偏航工作，它由三个
伺服系统驱动。在自动飞行状态时，方向舵由FMGcl(FMGc2随动)控制。方向舵的配平执行
器，偏航阻尼伺服系统和包线保护是由FAcl控制(FAC2处于备用状态)，如图2．6所示：
12
中国民航大学硕士学位论文
2．3 A320自动飞行系统简介
^m∞
^∞¨
图2．6方向舵控制示意图
自动飞行系统(Automatic F1ight System，又称Autopilot System)随着电子技术的发
展，已经实现了高度的集成化。很多AFS功能用一台或两台机算机即可实现。这大大减少了维
护时间，提高了安全可靠性【161。A320飞机AFS使用了两套设备，每套设备有一台FMGC，一台FAC。
AFS计算指令控制飞机和发动机，如图2．7。AFS的指令输至EFCS和FADEC来控制飞机和发
动机；当AFS失效，可以由侧杆给EFCS指令控制飞机操纵面，由推力秆给FADEC指令控制发动
机推力。
图2．7 AFCS系统连接示意图
为了达到所必须的安全可靠性，AFS采用了余度技术。它包括2台FMGc，2台FAC，20MCDU，
双通道的FCU。其中每个计算机内部都有一个指令部分和一个监视部分。
2．3．1 AFS主要设备介绍【l 7】
■tFMGC：FMGC可以分为FM和FG两部分。FM部分完成飞行计划的建立修改及监视，它根据
ADIRU及无线电导航设备给出的数据，计算出飞机当lj{『的实际位置，速度，高度，航向等。它
还完成导航，性能优化，无线电导航调谐和信息显示管理，它计算的数据通常为FG所用。FG
中国民航大学硕士学位论文
部分根据FM部分提供的数据(即飞机实际数据与飞行计划数据)进行比较及FCU提供的目标数
据与实际飞机数据进行比较，产生指令数据给EFCS和FADEC来控制飞机。
★FAC：它用于偏航阻尼，方向舵配平，方向舵行程限制，飞行包络保护。
★FCU：它是飞行员与FMGC之间短期对话界面，飞行员可以在FCU上衔接和断开AP，FD和
A／THR，可以根据地面指令或和实际情况选择HDG，ALT，SPEED，FPV等，实时地控制飞机。
★MCDU：它是机组与FMGc之问长期对话界面。在起飞Ii{『，飞行员在MCDU上输入飞行计划，
飞机将沿着这个计划作横向飞行，并且在MCDU上还可以显示选择和修改有关FM功能的一些数
据，并可在MCDU上进行一些专用功能的选择。
2．3．2眦C功能介绍
1)FM功能：
①横向功能：它使用的数据一部分由导航数据库来提供，另一部分由MCDU上人工输入。
具体内容有：飞机位置确定，McDU上IRS校准，MCDU上进行的VOR，DME，ADF频率的自动或人
工选择，沿着横向飞行计划的指引计算；
②纵向功能：它使用的数据大部分由性能数据库提供，另一部分由飞行员从McDU上输入。
具体内容有：优化速度计算，目标速度计算，性能预测即在未来某一点所需时间，油量，当
时高度等。沿着垂直方向的指引计算。
2)FG功能：
FG部分有AP、FD和A／THR功能，通过FCU选择。正常操纵飞机的方法是使用FM部分的
数据作为FG的基准源，如图2．8所示。
图2．8蹦，FG连接示意图
14
中国民航大学硕士学位论文
3)AP功能：
它控制飞机的俯仰，横滚和轴向偏航等。AP衔接可以通过FCU上的AP衔接按钮来实现。AP
接通时，此按钮灯亮，同时PFD上显示API或AP2(在LAND方式为API+2)。
AP系统是一个环路系统，如图2．10，在实际值与基准值比较后，产生FMGc计算指令进行
飞行控制。在地面情况下，为便于维护，AP在发动机停车的情况下可以接通，且不须液压。
当一台发动机启动，AP就切断。
图2．10 AP功能连接示意图
4)FD功能：
FD功能在飞机上电后就自动衔接，此时FCU上的按钮亮，但PFD上无FD指令杆显示。
在飞行中，当AP接通时，FD在PFD上显示AP指令，此时飞行员起监视作用。当AP未接通
时，飞行员可根据PFD上显示的FD指令操纵飞机的角运动。
5)A／THR功能：
计算出发动机控制的信号从图2．1l上可以看出FMGC产生推力指令经由FCU--EIU--ECU
一发动机。
图2．ii A／THR功能连接示意图
15
中国民航大学硕士学位论文
A／THR自动衔接：
①起飞方式或复飞方式下(AP或FD衔接时)。
②飞行中，过大仰角(ALP姒信号)被探测到。
③在飞行中，TCAS产生的机动避让信号。
推力手柄能人工操纵，推力杆实时位置信号送至ECU，ECU根据此位置信号计算出相应的
发动机推力指令来控制发动机。在A／THR接通后，推力杆一直保持在“CLR”位，ECU根据此位
置计算出推力极限，具体发动机推力由FMGC计算。
2．3．3 AFS基本操作【1观
★数据库装载数据库包括：导航数据库和性能数据库。导航数据库是定期装载的，周期
为28天，性能数据库在FMGc出厂时已装载。
★FD飞机上电后就衔接。
★在MCDU上进行飞行前准备数据库选择，飞行计划的初始化，无线电导航台的输入和检
查，性能数据输入(Vl，VR，V2和灵活起飞温度，其中V2在起飞前必须输入)，如图2．12。
图2．12 t行计划输入过程示意图
★A／THR衔接当飞行员把推力杆移至To／GA或FLX／McT位置时，A／THR衔接。当飞机飞至减
退力高度时，飞行员即可把推力杆收到“CLR”位，此时A／THR工作。ECU计算出CLR位的推力
极限。在飞机着落静，音响产生“RETARD”，飞行员把推力杆由CLR位收至IDLE位，A／THR断
开。
A／THR断开途径：①ECU上的A／THR衔接钮；②推力杆上的A／THR断开按钮。
★AP衔接可通过FCU上AP按钮衔接AP。AP只能在飞机升起5秒之后衔接，同一时间只能衔
接一部AP，但在LAND方式下2部AP可同时衔接，但是一部工作，另一部为备份状态。在飞机着
陆后，AP仍然工作，以控制飞机在跑道中心线上。
16
中国民航大学硕L学位论文
AP切断途径：①断开FCU上AP衔接按钮；②一定的力作用在侧杆上；③(仅在地面上)一
定的力工作在方向舵脚蹬上；④按压侧杆上超控优先级按钮。
2．3．4 AFS维护操作
APS是一型系统，每个计算机都有BITE，它们通过FACl的FIDS与CFDIU进行数据通讯，图
2．13所示。
l CFDIU卜_叫ms r●。I FMGCI，2 I I ’ I l
I FACI．2 l
l MCDU l l I
l FCUl，2 l I J
I MCDUI．2 l
圈2．13 FAC通讯不惹图
1)GROUND SCAN进入此菜单：
(DGROUND REPORT显示FIDS地面区域存储器内所记录的故障，FIDS内有飞行区域存储器和
地面区域存储器。飞行区域存储器能存储30条飞行故障。地面区域存储器能存储3条地面故障，
它在每次地空转换过程中清除：
②PRESENT FAILURE SCAN此功能用于隔离当前故障；
③PROGRAM页用于厂家进一步的开发目的。
2)APS澳J试：
①检查AFS计算机是否正常；
②得到排故数据。
3)LANDTEST测试LAND方式和用于cAT3所须设备的可用性。
4)安全测试在长时间的电源中断之后，当飞机一上电，AFS的计算机和控制组件都会进行安
全测试，也即起电测试。此自测试除FCU#}，都只能在地面进行。
在此自测试过程中，不应在AFS系统上进行任何操作。
在正常情况下(飞机有电源)，如要进行此项测试，必须：
①飞机在地面，发动机停车(仅FAC需G／V液压)；
②拔出相应计算机跳开关；
③等15秒(FCU须等7分钟)，然后合上跳开关；
④等1分钟就会产生安全测试结果。
17
中国民航大学硕士学位论文
2．4飞机故障特点
I)飞机故障主要有以下几方面的特点【191：
①大多数飞机零部件所发生的故障是随机的，不存在固有失效率。
由于大部分故障来自环境和人为因素，而这些因素本身就是随机的，所以大多数航空失
效零部件在正常的使用寿命内不存在确定的固有失效率。如60年代初美国联合航空公司对大
量航空式小零部件的失效特征进行了统计，发现多数零部件的失效静可用时间几乎没有一个
固定值“大多数电子器件在正常的工作寿命内不存在有效的固有退化机理，所以不可能有固
有失效率”。．
②飞机总的故障率遵循“浴盆曲线”
在飞机使用初期，其各个零部件的性能参数处于调试和工艺磨合阶段，性能参数变化较
大，工作不稳定，总故障率相对较高；随着飞机飞行时间的增加，其各个零部件完成调试和
工艺磨合后，其性能逐渐稳定，总故障率有所下降，发生的故障主要是机载电子设备的可靠
性故障，随机性较大；当飞机使用时间超过经济寿命的75％以后，由环境因素导致的磨损、腐
蚀和疲劳等效应日趋严重，损耗性故障越来越多，总失效率又开始上升。
⑨故障机理复杂
现代民航客机综合应用了机载、电子、计算机、自控、自检技术等多学科的先进技术，
是一种大型复杂机电设备，各系统工作原理的多样性导致了其故障机理的复杂性。如以电子
设备为主的通讯系统和以机械设备为主的起落架系统发生故障的机理肯定不同。
④并发故障发生可能性大
飞机系统的复杂性决定了其故障的综合性特点，某条原发性故障的发生都可能存在多条
潜在的引发故障，所以他是个多故障并发系统。
2)飞机故障诊断的特点【201
①故障诊断必须满足适航要求
民用航空，包括民用航空器的设计、制造、使用和维修，始终处于有关国际组织和各国
法规的严格控制之下。例如，我国管辖民用航空维修的适航规章主要有：
CCAR一121AA《民用航空器运行适航管理规定》和CCAR一145《民用航空器维修许可审定规
定》。飞机故障诊断时，适航要求主要体现于飞机制造商提供飞机维修手册AMM和故障隔离手
册TSM中。
②故障诊断涉及的结构层次有所提高
由于模块化、集成化的提高，空客A320飞机故障诊断涉及的结构层次也随之提高，一般
当故障源查到某一部件需要整体更换此部件或调整此部件的参数才能排除故障时，故障源查
到此一层次已满足要求，不一定需要查到元件级。
③诊断时间要求紧
大部分故障发生在飞机正常营运过程中，航空公司为了减少因航班延误或取消带来的损
失，要求诊断工作尽量在短停、航前或航后维修时间内完成，时间要求紧。
18
中国民航大学顾：E学位论文
④诊断工作的难点集中于故障诊断学的诊断逻辑部分
随着飞机故障信息学的发展，系统特征信号及故障征兆的提取可以由飞机机载设备自动
完成，大多数情况下无需维修人员的参与。因此，其故障诊断难点集中于故障诊断学的诊断
逻辑部分，即如何根据故障征兆确定故障原因。
中国民航大学硕士学位论文
3．1故障诊断模糊性
第三章基于模糊数学的故障诊断
在现代电子设备的在线监测和故障诊断系统的研究过程中，一个比较关键的问题，就是
设备状态特征量及故障征兆的提取问题。当利用电子设备在运行过程中的状态信号来提取故
障征兆、1谚{别和评价电子设备所处的状态或故障时，由于电子设备的固有特性和搜集信息量
的不足，因而存在着不确定性，它表现为随机性和模糊性。随机性是由于事物的因果关系不
确定所造成的，模糊性是由于事物在质上没有确切的含义，在量上没有明确的界限。造成事
物呈现亦此亦彼的性态，这些性态的类属是不清晰的，是事物划分上的一种不确定性121l。
对于既有随机性，又有模糊性的事物，即使事物发生以后，其结果也是模糊的。设备从
投入运行到损坏的整个过程中，其状态是不断变化的。各状态或故障之间并没有明确的界限，
从无故障到产生故障是一个渐变过程，它是一个连续变化量，除突发性事故外，设备的“故
障”和“非故障”属于两个模糊集，它既不是完全“完好”，也不是完全“故障”，而是处于
“完好”和“故障”的中介状态。从“完好”到“故障”是通过一系列中介状态而相互连续、
相互渗透、相互转化的。从“完好”与“故障”两个极端看，一切中介状态都呈现亦此亦彼
的性态，其边界是模糊的，因此人为规定一个明确界限，或确定一个故障阀值来判断机器是
否有故障，比如会将人的主观误差(包括判断误差)带入故障诊断结果之中，造成故障信息
的谎报和检漏僻J。
人们对设备症状的观察其本身也是不明确的，感觉成分较多。一个熟练的技术人员可以
凭他的经验判断出设备是否有故障及故障发生的部位，而这种“经验”本身是一种模糊概念，
属于模糊集范畴。比如通过眼看、耳闻、手摸及仪表测量，在自己头脑中形成了“噪声大”、
“振动强烈”、“温度偏高”等概念柬确定机器发生了故障，然后由故障现象(或症状)寻找
故障原因，推断故障部位等。所以在故障的经验方法中，其实质也充满了模糊性，人们正是
利用模糊性进行模糊诊断的叩J。
综上所述，设备运行状态中的模糊性是客观存在的，人在状态监测和技术诊断中存在着
许多模糊的概念和方法。随着模糊数学的产生及发展，伸得长期以来人们的故障诊断经验得
以数学化地表达，并能够在计算机中进行处理，从而使计算机也能像人脑那样接收和处理模
糊信息，对模糊事物进行推理、判断并作出决策，这正是模糊诊断的目的所在。
3．2隶属函数和模糊集合
模糊集是Zadeh在1965年提出的。在经典集合论中，对于论域u中的任意一个元素u与集合
A来说，它们之间的关系只能有u∈A或u芒A两种情况，二者必居其一。如果用函数表示，则有
中国民航大学硕士学位论文
删=患三会
这里称为．k为A的隶属函数。．k在u处的值以(u)称为u对A的隶属度。当u属于A时，
u的隶属度石^(u)=1(或100％)，表示“绝对隶属于A：当不属于A时，u的隶属度Z．(u)=O，
表示U绝对不属于A。
模糊集合论则把集合A的隶属函数在u上的值，即u对A的隶属度，从0或l扩充到[0，1]，
把A的隶属函数x．改写成心，具体地说：如果论域u中的任意一个元素u对A的隶属函数心
在u上都对应着一个值心(“)，且满足：o≤心@)≤1，即心(Ⅳ)∈【0，l】，则说隶属函数心(“)
确定了论域u上的一个模糊子集五，或简称模糊集五；∥j@)称为u对于模糊集五的隶属度。
心(“)的大小反映了元素u对于模糊集五的隶属程度，心@)的值越接近l，表示u隶属于五的
程度越高；心(甜)的值越接近O，表示u隶属于五的程度越低瞄1。
设有对于某一故障有i个故障现象(数据库中用现象代码表示)，用置表示第i个故障现象
的状态变量，t取l或O。x-(而，屯，b，．⋯⋯，矗)为故障现象集合称为故障现象空间，记
为N。设对于某一故障现象，有j个故障原因(数据库中用故障代码表示)，用只表示其状态变
量，Y=(Yl，Y2，乃，⋯⋯，儿)为故障原因集合，记为M【251。
用白表示故障现象隶属于故障原因的模糊隶属度，(i=l，2，3，4，⋯⋯，n；
j-1。2。3。⋯⋯，m)，则构建诊断矩阵：
l‘l ，12 ⋯ ‘一
R：I吃l ％⋯．，2。
I⋯ ⋯ ⋯ ⋯
kI，拼：⋯，．姗
Y=X·R
有了模糊诊断矩阵R，则依据观察到的征兆向量X并选定合适的逻辑算子“，之后，即可
通过求解模糊关系方程得到原因向量Y。模糊逻辑诊断的原理框图如图3．1所示。
2l
中国民航大学硕士学位论文
3．3 A320飞机飞控系统模糊诊断方法
图3．1模糊数学诊断原理
按照模糊数学诊断故障方法，步骤可归纳为：
①通过历史故障纪录确定初始经验隶属度P：
p：笙!全垫堕塾墨塞星王堑全墼堕堕里堂堡姿塾1 9 第i个故障出现总次数
②由专家经验确定初始隶属度^“
③设专家经验权重为z，，历史故障数据权重z：：
Zl+Z221；M9毛+弓z22白
④概率逼近法权重修正：
在新故障中，如果专家经验正确，历史故障不正确(也就是说，在历史故障事例中，较
小概率的故障发生)，则毛加上相应得系数T，z：减去系数T：
． 1
”’第i个故障出现总次数
同理，如果历史故障正确，专家经验不正确，反之。
如果历史故障，专家经验都正确或者都不正确，权重不变。
此方法精度好，但是在故障事例库不足的情况下，对初始给定的权重系数要求比较高，
而且在故障发生机率相近的情况下，对即将发生的故障部位不易作出准确的判断。
⑤系数分层法权重修正：
根据外场维修的特点，某些部件由于工艺或者航线气候等原因，经常连续发生故障，不
断颠覆权重系数也是一种很好的方法，如表4．1：
中国民航大学硕：t学位论文
专家权重实际事例权重
O．1 0．9
0．2 0．8
0．3 0．7
0．4 O．6
0．5 0．5
O．6 O．4
O．7 0．3
0．8 O．2
0．9 0．1
表3．1权重参考
如果专家权重在某次维修中，判断正确，增加0．1权重。实际事例反之。
此方法对于维修经常故障的部件可以起到很好的效果，但是忽略了实际概率，所以精度
不高。
以上两种方法结合使用，相互参考，可以达到比较理想的效果。
3．4针对A320飞行控制系统故障数据实例
3．4．1手册内相关故障说明
根据A320手册第22章AUTO FLIGHT(自动飞行)，与自动驾驶仪断开相关的故障有以下几
种情况：
与APl，2系统相关故障有：
★TASK 22-I 1-00-810-81 l
APl OWN信号丢失
1．可能原因
一FMGCl
—_霄IRING
2．故障隔离
一做AFS测试，给出如下信息：
AFS：FMGCl／AP ENGD FDBK
AFS：FACl／APl ENGD WIRING
则更换FMGCl；
一如果故障继续存在：
则更换线。
★TASK 22—1l—00—810-814
AP ENGD(FMGCl和FMGC2)信号不一致
1．可能原因
中国民航大学硕士学位论文
一FM(≈Z
—FMGCl
一FAC2
--WIRING
2．故障隔离
做AFS测试
一如果给出如下信息：
AFS：FMGCl／AP ENGD FDBK
AFS：FMGC2／APl ENGD WING
AFS：FAC2／APl ENGD WIRING
则卸下FMGC2，重新做AFS测试
如果出现：AFS TEST OK，则更换FNiGC2：
如果出现：FMGcl／AP ENGD FDBK，更换FMC,C1；
如果故障继续存在，更换FAC2：
如果故障继续存在；更换线。
★TASK 22—1 l—00—810—815
APl ENGD反馈信号丢失
1．可能原因
一FMGCl
一线
2．故障隔离
做AFS测试：
一如果给出如下信息：
AFS：FMGCl／AP ENGD FDBK
则更换FMGCl
一如果故障继续存在：
更换线
★TASK 22—83一00—810—805
APl衔接失效
1．可能原因：
一FMGCl
一FcU
一线
2．故障隔离
做AFS测试：
中国民航大学硕t学位论文
一如果给出如下信息：
AFS：FMGC2／FCU(AP2 SW)
则更换FMGC2
如果故障继续存在：则更换FCU
如果故障继续存在：则检查线路。
AP2与APl类似。
与FMGCl，2相关故障有：
★TASK 22一l l—00—810—801
FMGcl失效：
1．可能原因；
—FMGCl
一回路断路器(circuit breaker)和自动油门继电器(A／THR l relays)短路
一线
2．故障隔离
做AFS测试：
一如果回路断路器关闭，AFS给出如下信息：
AFS：FMGCl
则更换FMGcl
如果故障继续存在：则更换线
★TASK 22一l 1-00—810-803
FllGcl总线反馈信号丢失
1．可能原因：
～FMGCl
一线
2．故障隔离
做AFS测试：
一如果给出如下信息：
AFS：FMGc2／FcU(AP2 SW)
则更换FMGC2
如果故障继续存在：则更换FcU
★TASK 22-1 1-00-8 10—805
FMGcl失效
1．可能原因：
～FMGcl
2．故障隔离
中国民航大学硕士学位论文
做AFS测试：
一如果给出如下信息：
AFS：FMGCl
则更换FMGCl
FMGc2故障与FMGcl类似。
3．4．2故障实例总结及分析
根据西安机场2004年6月至2006年6月A320的FMC,C故障记录，可以得到故障记录表，引起
AP报错相关故障可总结为表3．2：
故障发生时间发生故障设备AFS测试提示故障解决措施
2004-1 1-17 F蛐0C1 F帅GCl 更换
2005一l一30 FMGC2 FMGC2 更换
2005—3-5 F硼Z1 FMGCl 更换
2005-4—5 F硼Ⅺ2 F(Ⅺ 更换
2005—6-12 蹦GC2 F砷Gc2 更换
2005-6_12 FMGC2 F砷吕C2 更换
2005—6一13 FACl F^C1 更换
2005-6—2l FMGC2 F砷GC2 更换
2005—6—2l FMGC2 F硼Z2 重置
2005-7-2 FACl FACl 更换
2005-7-6 FIlGC2 F蛐0Cl 重置
2005-7-lO F黼C2 FMGC2 重置
2005-7-13 FCU FcU 更换
2005-7-13 FAC2 FAC2 重置
2005—8一14 FAC2 FAC2 更换
2005-8-16 FACl FACl 重置
2005-9-4 F^lGC2 FMGcl 更换
2005-9-11 nlGC2 FMGC2 重置
2005—9—26 F砷GC2 冈GC2 重置
2005—9—26 FMGC2 F狮Gcl 重置
2005-10-2 FMGC2 蹦GC2 重置
2005-10—3 F鲫SC2 FACl 重置
2005-10-10 F硼Z2 F粥C2 重置
2005-10一14 FMGCl FMGCl 重置
2005-11-5 冈GC2 FMGC2 重置
中国民航大学硕士学位论文
2006一l—8 FMGC2 FMGC2 更换
2006-1-18 n眦2 F砷GC2 重置
2006-4-20 F硼Z2 FllGC2 更换
2006—4-4 FIIGC2 FMGC2 更换
2006-5-1 F|IGc2 F椒七l 重置
表3．2 AP报错故障表
引起FMGc报错相关故障可总结为表3．3：
故障发生爵问发生故障设备AFs测试提示故障解决措施
2004—6—4 Fl眦F强GC2 更换
2004—8-13 孙GC2 F¨GC2 更换
2004—9一ll FMGC2 F硼ZZ 更换
2004-9一18 F醐Z2 FIIGC2 更换
2004-9一18 F硼Z2 F蛐GC2 更换
2004-10-4 FMGCl F砷GCl 更换
2004-10-27 F枷Z1 FMGCl 更换
2005—1-22 F砷GC2 F砷GC2 更换
2005-2-5 FMGC2 F砷GC2 重置
2005-3-10 F砷Zl FMGCl 更换
2005-4-27 FMGCl F砷GCl 重置
2005-4-27 F瞒C2 F砷GC2 更换
2005H6一18 Fl蚴FMGC2 更换
2005-7-19 F蛳x2 F硼Z2 更换
2005-10-3 FMGC2 F硼z2 重置
2005—10-7 献l n犯C1 重置
2005-12-13 FMGC2 F砷GC2 更换
2006-1-19 F惦C1． FIl6Cl 重置
2006一l_20 F非Z2 F狮GC2 更换
2006-2-23 FMGC2 F砷GC2 重置
2006-3-3 刚GCl FllGCl 更换
2006-4吨l 冈GC2 FMGC2 更换
2006-4—25 FIlGC2 F砷GC2 重置
表3．3引起FIlGc报错故障表
从上面两个表格，我们可以发现以下特点：
★在此类故障中，大多是由FMGc引起的，有些即使不是FMC,C故障，也是由于FMGC瞬时干
扰引起相关设备故障：
中国民航大学硕。b学位论文
★各部件发生故障频率明显不同，时间间隔可以在一定范围内预判。
★AFs测试结果可以当作比较权威的专家经验，对于发生概率相对较低的故障判断较为准
确。
★因为FMGC引起报错的故障发生的部件相对固定且分析起来比较容易，所以不适用于专
家系统实验，但是可以作为与其相关的其他故障参考。
3．4．3实际计算结果
代入算法：
专家
X=(FMC-C1，FMGC2。APl，AP2)
Y=(FIⅥGCl，FMGC2，FcU，FAcl，FAc2) ＼现象X1 )(2 X3 X4 原冈＼
Yl 6 O 2 4
Y2 0 17 3 12
Y3 O O O I
Y4 0 O 2 2
Y5 0 0 0 2
M=
历史： ＼现象X1 X2 X3 X4 原因＼
Yl 6 0 2 l
Y2 ． 0 17 4 17
Y3 0 0 O l
Y4 0 O l 2
Y5 0 0 O 2
X=(FMC,-C1，F硼Gc2，APl，AP2)
Y=(FMGCl，FMGc2，FcU，FAcl，FAC2)
“叫J¨，掰]dld叫
9
7
4
9
9
l
5
O
9
O
O
O
O
O
0
6
9
6
船铊O勰O
0
O
O
O
l
O
O
O
l
O
O
0
O
中周民航大学硕七学位论文
ll o 0．286 o．0481
IO l 0．571 o．809t
M=Io 0 0 o．0481
10 O 0．143 0．095I
lO O O O．095l
设专家经验权重为0．6，历史故障数据权重0．4
得到模糊诊断矩阵：
11 O 0．286 0．105I
lO 1 0．514 O．713 8I
M=10 0 0 0．048f
IO O O．200 0．095I
lO 0 0 0．095l
对于系数分层法的应用会在仿真结果中详细论述。模型方针结果见第六章。
中国民航大学硕i?学位论文
第四章飞机飞控系统故障数据库的建立
4．I数据库设计概述
数据库设计的目标是：对于给定的应用环境，建立一个性能良好的、能满足不同用户使
用要求的、又能被选定的DBMS所接受的数据库模式。按照该数据库模式建立的数据库，应当
能够完整的反映现实世界中信息与信息之间的联系；能够有效地进行数据存储；能够方便地
执行各种数据检索和处理操作；并且有利于进行数据维护和数据控制管理的工作【26l。
4．1．1数据库系统的体系结构
数据库系统是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算机系统。一个数据库
系统应包括计算机硬件、数据库、数据库管理系统、应用程序系统及数据库管理员。
1)数据库系统需要的硬件资源
由于数据库系统是建立在计算机硬件基础之上，它在必需的硬件资源支持下才能工作。
因而系统的计算机设备配置情况是影响数据库运行的重要因素。支持数据库系统的计算机硬
件资源包括CPU、内存、外存及其他外部设备等，外部设备主要包括某个具体的数据库系统
所需的数据通讯设备和数据输入输出设备。数据通讯设备要满足用户间的数据传递和数据共
享要求，例如计算机网络和多用户数据传输设备。数据输入输出设备要满足某些特殊的数据
I／O要求，比如图形扫描仪、大屏幕的显示器及激光打印机等1271。
图4．1数据库系统框架结构
中嗣民航大学硕士学位论文
2)数据库系统的软件组成嗍
数据库系统的体系结构中的硬件及软件关系如图4．1所示。数据库系统的软件中包括操
作系统(OS)、数据库管理系统(DBMS)、主语言系统、应用程序软件和用户数据库，它们
的作用如下所述。
①操作系统或汉字操作系统
操作系统是所有计算机软件的基础，在数据库系统中它起着支持DBMS及主语言系统工
作的作用。如果管理的信息中有汉字，则需要中文操作系统，在本文数据库系统中采用的是
Windows 2000 Server中文操作系统。
②数据库管理系统和主语言系统
数据库管理系统(即DBMS)是为定义、建立、维护、使用及控制数据而提供的有关数
据管理的系统软件。主语言系统是为应用程序提供的诸如程序控制、数据输入输出、功能函
数、图形处理、计算方法等数据处理功能的系统软件。DBMS和主语言系统配合使用有三个
好处：首先它使得DBMS只需要考虑如何把有关数据管理和控制的功能做好丽勿需考虑其他
功能，可使其操作便利、功能更好；其次可使应用系统根据使用要求自主地选择主语言，给
用户带来了极大的灵活性；最后由于DBMS可以与多种语言’配合使用，等于使这些主语言具
有了数据库管理功能，或使DBMS具有其主语言的功能，这显然拓宽了数据库及主语言的应
用领域，使它们能够发挥更大的作用。在本数据库系统中采用的DBMS为SQL Server 2000，
主语占系统是Visual C++6．0。
③应用开发工具软件
应用开发工具软件是DBMS系统为应用开发人员和最终用户提供的高效率、多功能的应
用生成器、第四代计算机语言等各种软件工具，如报表生成器、表单生成器、查询和视图设
计器等，它们为数据库系统的开发和使用提供了良好的环境和帮助。
④应用系统及数据库
数据库应用系统包括为特定应用环境建立的数据库、开发的各类应用程序及编写的文档
资料，它们是一个有机整体。通过运行数据库应用系统，可以实现对数据库中数据的维护、
查询、管理和处理操作。
3)数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责I冽’
数据库系统的人员由软件开发人员、软件设计人员及软件管理人员组成。其中软件开发
人员包括系统分析员、系统设计员及程序设计员，他们主要负责数据库系统的开发设计工作：
软件使用人员即数据库最终用户，他们利用功能选单、表格及图形用户界面等实现数据查询
及数据管理工作；软件管理人员称为数据库管理员(Data Base Administrator，简称DBA)，
他们负责全面地管理和控制数据库系统。
数据库管理员(即DBA)的职责为；
★参与数据库和应用系统的设计；
★参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作；
中国民航大学硕士学位论文
★负责定义数据的安全性要求和完整性条件；
★负责监视和控制数据库系统的运行以及系统的维护和数据恢复工作；
★负责数据库的改进和重组。
4．1．2数据库系统的三级数据模式结构口ol
为了实现和保持数据库在数据管理中的优点，特别是实现数据独立性，应对数据库系统
的结构进行有效的设计。数据库系统的结构是数据库系统的一个总框架。研究表明，一个具
有高度数据独立性的数据库系统的总体结构应当是一个多级结构。美国标准化组织
ANSI／)(3／s队RC据此提出了一个3级数据库系统结构的建议，这3级由下述3个模式所描述，
即：
①外模式：又被称为子模式或用户模式，它是模式的子集，是数据的局部逻辑结构，也
是数据库用户看到的数据视图。
②模式：又被称为逻辑模式或概念模式，它是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描
述，也是所有用户的公共数据视图。
③内模式：又被称为存储模式，是数据在数据库中的内部表示，即数据的物理结构和存
储方式的描述。
ANSI／X3／SPARC建议的是模式即概念模式，它描述客观实体的逻辑结构。从概念模式出
发，一方面将它映射到描述物理结构的内模式上，另一方面又将它映射到一系列派生出的外
模式上，这种外模式是用户的数据模型，是用户存取数据的窗口。该结构如图4．2所示。
图4，2数据厍系统结构
外模式到模式的映像，定义了外模式与模式之问的对应关系：模式到内模式的映像，定
义了数据的逻辑结构和物理结构之间的对应关系。这两次映像，使数据库管理中的数据具有
两个层次的独立性：一个是数据物理独立性，模式和内模式之间的映像是数据的全局逻辑结
构和数据的存储结构之问的映像，当数据库的存储结构发生了改变，如存储数据库的硬件设
备变化或存储方法变化，引起内模式发生变化，由于模式和内模式之间的映像，使数据的逻
中国民航大学硕士学位论文
辑结构可以保持不变，因此应用程序可以不必修改；另一个是数据的逻辑独立性，外模式和
模式之间的映像是数据的全局逻辑结构和数据的局部逻辑结构之间的映像。如数据管理的范
围扩大或某些管理的要求发生改变后，数据的全局逻辑结构发生变化，对不受该全局变化影
响的那些局部而言，最多改变外模式和模式之间的映像，基于这些局部的逻辑结构所歼发的
应用程序就不必修改。数据独立性是数据库系统的最重要的特征之一。采用数据库技术使得
应用程序的维护工作量大大减轻。
4．1．3数据库系统的操作过程1311
现以一个应用程序从数据库中读取一个数据记录为例，说明用户访问数据时数据库管理
系统的操作过程，同时也具体反应了数据库各部分的作用以及它们之间的相互关系。图4．3
表示了用户访问数据库的主要步骤。
应用程序A 葫习m
9
壅匣]卜』孑。存储设备r——一
数据库管理
系统DBMS
5
2
3
应用程序使
用的外模式
模式
操磊作系翥统一l—L—■_1—内蕊模式
图4．3数据库操作过程
①应用程序A向DBMS发出读取数据的请求，同时给出记录名及要读取的记录的关键字
值；
(至)DBMS接到请求之后，利用应用程序A所用的外模式来分析这一请求：
@DBMS调用模式，进一步分析请求，根据外模式与模式之间变换的定义，决定应读入
哪些模式记录： ．
③DBMS通过内模式，将数据的逻辑记录转换为实际的物理记录；
(量)DBMS向操作系统发出读所需物理记录的请求：
⑥操作系统对实际的物理存储设备启动读操作；
⑦读出的记录从保存数据的物理设备送到系统缓冲区；
⑧DBMS根据模式和外模式的规定，将记录转换为应用程序所需的形式：
⑨DBMS把数据从系统缓冲区传送到应用程序A的程序工作区；
@DBMS向应用程序A发出请求执行情况的信息。
以上给出应用程序A读取数据库中数据的一般步骤和过程，并体现了三级模式的作用。
不同的数据库管理系统其操作细节可能存在差异，但其基本过程会大体一致。至于其他的数
中国民航人学硕七学位论文
据操作，如写入数据、修改数据、删除数据等，其步骤会有增加式变化。
4．2应用SQL Server 2000数据库建立
4．2．1 SQL语言基本知识1321
结构化查询语言SQL(Structured Query Language)是1974年由Boyce和Chamberlin提
出的，并在IBM公司的关系数据库系统SYSTEM R上实现。1986年lO月美国国家标准局
(American National Standard Institute，简称ANSI)的数据委员会X3H2批准了SQL作为关
系数据库语言的美国标准，同年公布了SQL标准文本(简称SQL．86)。1987年国际标准化组
织(International Organization for Standardization，简称ISO)也通过了这一标准。此后ANSI
不断修改和完善SQL标准，并于1989年公布了SQL-89标准。1992年又公布了SQL．92标准。
目前ANSI即将公布正在酝酿新的ANSI SQL．99，也称作SQL3。
由于SOL语言功能丰富，语法简洁，因而倍受用户及计算机工业界欢迎。自SQL成为国
际标准后，各个数据库厂家纷纷推出各自的支持sQL的软件或与SOL的接口软件。这就使得
大多数数据库均采用了SOL作为共同的数据存取语言和标准接口，从而使未来的数据库世界
有可能连接为一个统一的整体。
4．2．2 SOL语言的特点
SQL是一种介于关系代数与关系演算之间的结构化查询语言，其功能并不仅仅是查询，
SQL语言是一个通用的、功能极强的关系数据库语言。它之所以能够为用户和数据库行业所
广泛接受，并成为国际上的数据库主流语占，因为它是一个综合的功能极强的、简单易学的
语言。SQL语言集数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制功能于一体，它除了具有一般
关系数据库语言的特点外，还具有以下3个特点：
1)SQL具有自含式和嵌入式两种形式
。SQL具有自含式语言和嵌入式语言两种形式；自含式SQL能够独立地进行联机交互，用
户只需在终端键盘上直接键入SQL命令就可以对数据库进行操作；嵌入式SQL能够嵌入到
高级语言(例如c，cOBOL，FORl限AN)程序中实现对数据库的数据存取操作，给程序员
设计程序提供了很大的方便。在这两种不同的使用方式中，SQL的语法结构基本上一致。
2)SQL具有语言简洁、易学易用的特点
尽管SQL语言功能极强又有两种使用方式，但由于设计巧妙，其语言十分简洁，完成核
心功能的语句只用了9个动词。SQL的命令动词及其功能，如表4．1所示。
SQL功能命令动词
数据定义(数据模式定义、删除、修改) CRE—(rE，DROP，A【，TER
数据操纵(数据查询和维护) SELECT，INSERT,UPDATE，DELETE
数据控制(数据存取控制授权和收权) GRANT，REVoKE
表4．1 SOL的命令动词
中国民航大学硕}学位论文
3)SQL支持三级模式结构【33】
①全体基本表构成了数据库的模式
基本表是本身独立的表，SQL中的一个关系对应一个基本表，基本表是按数据全局逻辑
模式建立的。
②视图和部分基本表构成了数据库的外模式
视图是由一个或几个基本表导出的表。视图不独立存储在数据库中，数据库中只存放视
图的定义而不直接存放视图对应的数据，这些数据仍存放在与视图相关的基本表中，因此，
视图是虚表。视图是根据外模式定义的，能满足用户和应用程序的数据格式要求。当基本表
不适合用户直接查询的操作要求时，需要定义视图，以便于用户的查询操作。在数据查询时，
SQL对基本表和视图等同对待。
在SQL中。基本表可以直接被用户操作，这些被直接使用的基本表也是外模式的一部分。
直接使用的基本表和视图构成了关系数据库的外模式，SQL支持关系数据库的外模式结构。
③数据库的存储文件和它们的索引文件构成了关系数据库的内模式
在SQL中：一个关系对应一个表；一个或多个表对应一个存储文件；一个表可以带若干
个索引，索引也存放在存储文件中。存储文件的逻辑结构组成了关系数据库的内模式。SQL
支持关系数据库的三级模式结构，如图4．4所示。
●
I
I
●
●
-
●
外模式
模式
内模式!
o⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0
图4．4 SQL对关系数据库模式的支持
4．2．3 SQL的主要功能
SQL的功能可以分为3类：
①数据定义功能
SQL的数据定义功能通过DDL(Data Definition Language，数据定义语言)实现，它用
来定义关系数据库的模式、外模式和内模式，以实现对基本表、视图以及索引文件的定义、
修改和删除等操作。其基本语句在表4．2中列出。
中国民航大学硕上学位论文
操作对象创建语句删除语句修改语句
基本表CRE^lTETABLE DRoP TABLE ALTER 11ABLE
索引CREATE rNDEX DROP INDEX
视图CREATE VIEW DRoP VIEW
数据库DATABASE DROP D—汀ABASE ALl’ER DAlABASE
表4．2 SQL的数据定义语句
—@数据操纵功能
DML包括数据查询和数掘更新两种数据操作语句。其中，数据查询指对数据库中的数据
查询、统计、分组、排序、检索等操作，数据更新指数据的插入、删除、修改等数据维护操
作。
数据查询功能是指根据用户的需要以一种可读的方式从数据库中提取所需数据。
SELECT语句是SQL语言中功能最强大的语句，也是最常见的数据操纵语句。其语法格式为：
SELECT<目标列组>[INTO<新表名>]FROM<数据源>
【WHERE<元组选择条件>][GROUP BY<分列组>[HAVING<组选择条件>】
[ORDER BY<jjF序列1x排序要求l>【，⋯n】；
查询语句的功能是从FROM予句指定的数据源(基本表或视图组)中，选择满足条件的
元组数据，并对它们进行分组、统计、排序和投影，形成查询结果集，如果使用INTO子句，
则不将结果直接输出，而是生成一个新表，并将数据输出到新表中。在这个查询语句中共有
6种子旬，其中SELECT和FRoM语句为必选子句，而INro，WHERE，GROUPBY和ORDER
BY子句为任选子句。
③数据控制功能
数据库的控制指数据的安全性和完整性控制。SQL的数据控制通过DCL(Data Control
Language，数据控制语言)实现。SQL通过对数据库用户的授权和收权命令来实现有关数据
的存取控制，以保证数据库的安全性。SQL还提供了数据完整性约束条件的定义和检查机制，
以保证数据库的完整性。
数据库系统通过以下3步实现数据控制。
①授权定义：具有授权资格的用户，如数据库管理员DBA或建表户DBO，通过数据控
制语言DCL，将授权决定告知数据库管理系统。
②存权处理：数据库管理系统DBMS把授权的结果编译后存入数据字典中。数据字典是
由系统自动生成、维护的一组表，数据字典中记录着用户标识、基本表、视图和各表的属性
描述及系统授权情况。
③查权操作：当用户提出操作请求时，系统要在数据字典中查找该用户的数据操作权限，
当用户拥有该权限时才能执行其操作，否则系统将拒绝其操作。
一个用户能够连接到某个数据库上，但并不意味着他能够访问该数据库中的数据。用户
中国民航大学硕士学位论文
对数据库数据的访问要受到其权限的限制。SQL Server的数据库操作权限有系统特权、对象
特权和隐含特权3种。
①隐含特权：系统内置权限，是用户不需要进行授权就可拥有的数据操作权。用户拥有
的隐含特权与自己的身份有关，例如，数据库管理员DBA可进行数据库内的任何操作，数据
库拥有者DBC和数据库对象的拥有者DBO可对自己的数据进行任何操作。
②系统特权：又称为语句特权，它相当于数据定义语句DDL的语句权限。系统特权是允
许用户在数据库内部实施管理行为的特权，它主要包括创建或删除数据库、创建或删除用户、
删除或修改数据库对象等。不同的数据库系统规定的系统权限不同，SQL Server中的系统特一
权如表4．3所示。
系统特权语义
CREATE AT^BASE 定义数据库
CREATE DEFAULT 定义缺省值
CREATE PROCEDURE 定义存储过程
CREATE RULE 定义规则
CREATE 1ABLE 定义基本表
CREAJrE V陋S 定义视图
BACKUP DATABASE 备份数据库
BACKUP LoG 备份日志文件
表4．3 SOL Server中的系统特权
③对象特权：类似于数据库操作语言DML的语句权限，它指用户对数据库中的表、视
图、存储过程等对象的操作权限。SQL Server中的对象特权如表4-4所示。
表4．4 SQL Server中的对象特权SQL语言三方面的主要功能，也体现了它在数据库数据
处理中的重要地位，在下面一节中详细介绍所创建的数据库实例。
对象对象特权语义
表、视图SELECT．rNSERT．UPDATE，DELETE 对表或视图的查洵、插入、修改和删除操作
表和视图的字段SELECT(<字段名>)，UPDAT(<字名>) 允许对指定的字段查看或修改
存储过程EXECUTE 运行存储过程
表4．4 S0jL Server中的对象特权
数据库的物理模式设计要求是：根据库结构的动态特性(即数据库应用处理要求)，在
SQL Server 2000环境下，把数据库的逻辑结构模型加以物理实现，从而得出数据库的存储
模式和存取方法。
37
中国民航大学硕t学位论文
4．3系统数据库建立
4．3．1数据库设计的步骤和任务刚
数据库设计的步骤和任务，如图4．5所示：
不满意
————1r—一
需求务析
阶段上
————1_一
概念设计
逻辑设计
阶段
物理设计
数据库实
验阶段
』————^|-一
数据库运
行，维护阶
段．
土
图4．5数据库设计步骤
目前数据库设计大都采用需求分析、概念模型设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数
据库实施和数据库运行和维护六个阶段。本数据库在设计过程中，按照以上六个步骤，在4．3
节将详细说明数据库的设计建立。下面简要说明每个阶段的主要任务。
38
中国民航大学硕}学位论文
①需求分析阶段
需求分析是数据库设计的第一步，也是最困难、最耗时间的一步。需求分析就是要准确
了解并分析用户对系统的需要和要求。弄清系统要达到的目标和实现的功能。需求分析是否
做的充分与准确，决定着在其上构建数据库大厦的速度与质量。
②概念结构设计阶段
概念结构设计是整个数据库设计的关键。概念结构设计通过对用户需求进行综合、归纳
与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型。
③逻辑结构设计阶段
数据逻辑结构设计是将概念结构转换为SQL Server 2000所支持的数据模型，并将其性能
进行优化。
④数据库物理设计阶段
数据库物理设计是为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构，包括数据存储
结构和存取方法。
⑤数据库实施阶段
在数据库实施阶段中，系统设计人员要运用DBMS提供的数据操作语言(SQL语言)和
主语言(C++，Visual C++开发环境)，根据数据库的逻辑设计和物理设计的结果建立数据库、
编制与调试应用程序、组织数据入库并进行系统试运行。
⑥数据库运行和维护阶段
数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。在数据库系统运行过程中，必须不断
地对其结构性能进行评价、调整和修改。
设计一个完善的数据库应用系统是不可能一簇而就的，它往往是上述六个阶段的不断反
复。概括起来，在需求分析阶段，中心工作是综合各个用户的应用需求。在概念设计阶段，
要形成与计算机硬件无关的、与各个DBMS产品无关的概念模型(即E．R图)。在逻辑设计
阶段，要完成模式和外模式的设计工作，即系统设计者要先将E．R图转换成具体的数据库产
品支持的数据模型，形成数据库逻辑模式；然后根据用户处理的要求、安全性的考虑建立必
要的数据视图，形成数据的外模式。在物理设计阶段，要根据DBMS特点和处理的需要进行
物理存储安排和建立索引，得出数据库的内模式。‘
4．3．2创建数据库及数据表
根据前两节的讨论，了解了建立数据库的步骤及实现数据库所用的语言。本文采取自顶
向下分析需求与自底向上设计的概念结构方法。在需求分析阶段，已经明确对系统的需求和
要求。数据库的功能就是提供一个存储故障数据，保存故障数据之间关系的场所。数据库概
念结构设计阶段可分两步：第一步是抽象数据并设计局部视图；第二步是集成局部视图，得
到全局的概念结构1351。
现实世界的客观事物经过筛选、命名、分类等抽象工作之后转换为信息世界的概念。信
息世界涉及的主要概念有7个：
中国民航大学硕士学位论文
★实体(Entity)：客观存在并可相互区分的事物叫实体。实体可以是人，也可以是物；
可以指实际的对象，也可以指某些概念；可以指事物本身，也可以指事物与事物间的联系1361。
例如：飞控系统的一个故障、引起故障的原因、如何解决故障均可以成为一个实体。
★属性(Attribute)：属性是实体具有的某一特性。一个实体可以由若干个属性来描述。
如飞控系统故障实体可由所在系统、故障代号、SCAM HEADING、AFS显示、故障可能原
因、故障处理措旌，等属性组成。
★码(Key)：唯一标识实体的属性集称为码。如故障代号是故障实体的码。
★域(Domain)：属性的取值范围。如SCAM HEADING的域为字符串集合。
★实体型(Entity type)：具有相同属性的实体具有共同的特征和性质。用实体名及其属
性名集合来抽象和描述同类实体，称为实体型。如：故障(所在系统、故障代号、AFS显示
集)是一个实体型。
★实体集(Entity set)=同型实体的集合称为实体集。如全部的飞控系统故障是一个实体
集。
★联系(Relationship)：现实世界的事物之间是有联系的。这种联系反映到信息世界中来
一般可以分为两类：一类是实体内部的联系，如组成实体的属性之间的联系；另一类是实体
之问的联系。
一般地，两个以上实体型之间存在着一对一(1：1)、一对多(1：n)、多对多(m：n)
的联系。概念模型的表示方法最常用的实体联系方法(Enti妙一Relationship Approach)，这是
P．P．S．Chen于1976年提出的，这个方法是用E-R图来描述某～组织的概念模型。在E．R图
中，用长方形表示实体型，在框内写上实体名：用椭圆形表示实体属性，并用无向边把实体
与其属性连接起来；用菱形表示实体间的联系，菱形框内写上联系名，用无向边把菱形分别
与有关实体相连接，在无向边旁标上联系的类型1期。
4．3．2逻辑结构设计
逻辑结构设计的任务就是把概念结构设计阶段设计好的基本E．R图转换为SQL Server
2000支持的数据模型相符合的逻辑结构。E．R图向关系模型的转化要解决的问题是如何将实
体和实体间的联系转换为关系模式。如何确定这些关系模式的属性和码。
对于实体，将每一个实体转换为一个关系，实体的属性即为关系的属性，实体的码郎为
关系的码。
对于实体间的联系可根据不同的情况讨论：
①若实体间的联系是l：l，可以在两个实体转换成的两个关系中的任意一个关系的属性中
加入另一个关系的码。
②若实体间的联系是l：n，则在n端实体转换成的关系中加入I端实体转换成的码。
⑨两实体脚的联系是n：m，则将联系转换为关系，关系的属性为诸实体的码加上联系具
有的属性，而关系的码则为诸实体的码的组合。
40
中国民航人学硕：}学位论文
4．4 A320飞控故障数据库关系图及数据表
根据前面的分析设计和西安机场2004年6月到2006年6月对A320飞机故障记录(主
要为15架A320飞机故障汇总，主要故障原因是FMGC故障引起AP故障)，A320飞机飞控
系统故障数据库中共创建了4个数据相关表格。对于不同的表格对应不同的实体，实体中不
同的属性分别对应表中不同的字段，而关系之间的码就对应表格的主键或相应表格的外键。
总之，各个表格之间相互关联、相互制约，共同组成这一个关系数据库。
图4．6数据库列表及其运算程序关系图
A320飞机维修手册(Aircraft Maintenance Manuah AMM)，包括了A320飞机部件结构
的详细介绍；A320飞机的随机光盘资科包括很多飞机服役期间可能出现的故障、现象、原因
和相应的解决方案。图4．7中所示数据表中的部分数据就是根据A320飞机的随机光盘资料
和飞机维修手册的数据资料内容，再研究、分析并重新整理而得到的故障数据。图4．7所示
为故障数据库中“故障来源及现象”表中的部分数据： ·
图4．7故障来源及现象表
3．4．2已经阐述了“FMGC报错”故障不适于作为专家系统数据库实验对象，只作为一种
41
中国民航大学硕士学位论文
故障参考，故本系统实验只采用“AP自动断开或故障”进行实验。根据所需的数据库列表要
求，分别建立系统故障记录，权重表，权重参考表，如图所示：
图4．8权重表
锚文件∞wn嬗)帮助Q!)
隧嚣§蚕撼蒜瓣霆聪鳢罐送女萋隧l
丽曼记录f专蒙经验
一
0 l 0 9
0 2 0．8
0 3 0．T
0 t 0 6
0．S O．S
O．8 0．‘
0 7 0．3
0 8 0．2
0．9 0．1
图4．10权重参考表
中国民航大学硕士学位论文
4．5数据库的管理与维护
在任何单位，数据和数据库的正常安全管理维护都是十分重要的事情。公司的数据泄漏、
丢失可能是公司商业秘密的泄漏或影响公司的正常运转，公司利益就会受到损失。因此，数
据库的安全管理与维护是一个必须高度重视的问题t381。
4．5．1数据库的安全管理1391
为了SQL Server服务器和数据库的安全，系统管理员应该规划一个高效的安全模式，这
是一个非常重要的问题。这就需要在系统开始运行之前即进行全面的、细致的安全规划【231。
在制定安全规划时，下面的内容是需要考虑的：
①必须确定采用什么样的登陆验证方式，才能最大限度地满足用户的需要。
②确定登陆验证方式后必须把Windows NT／2000用户添加到SQL Server系统中。
③决定哪些用户将执行SQL Server服务器系统管理任务，并为这些用户分配适当的
服务器角色。
④决定哪些用户应当存取哪些数据库，并为这些登录用户添加适当的数据库角色。
⑤给适当的用户或角色授予适当的存取数据库对象的权限，以便用户能够操作相应
的数据库对象。
1)选择安全形式
选择安全形式主要是指选择用户登录的验证方式。在SOL Server 2000中，有两种验证
方式：一种是Windows NT／2000验证方式，另一种是Windows NT／2000和SOLServer混合验
证方式。Windows NT／2000验证方式就是完全采取Windows NT／2000服务器的验证，只要能
够登录到Windows NT／2000的用户，就可以登录到SQL Server系统。而混合验证方式更加灵
活，它不但允许WindowsNT／2000用户登录到SQL Server系统，而且也允许SOL Server用户
登录到SOL Server系统。这样，某些在Windows NT／2000系统没有登录账号的人也可以登录
到SQL Server系统。
选择哪一种验证方式，可以在SQL Serverl系统安装时选择，也可以更改。更改时，右键
单击SQL Server服务器，选择“编辑SOL Server注册属性⋯⋯”，利用向导，即可完成。
如图4．1l所示。‘
中国民航大学硕士学位论文
图4．11更改用尸登录方式
2)配置安全角色
在SQL Server系统中，具有两种类型的角色：服务器角色和数据库角色。服务器角色允
许登录到SQL Server服务器，并具有操作服务器的权限。数据库角色允许对数据库对象进行
操作。因此，系统管理员给适当的用户分配相应的角色是soL Server服务器和数据库安全的
关键之一。
对于用户的权限可以通过修改登录账户的属性，在“Server Roles”选项卡的“Server
Roles”列表框中列出了全部的服务器角色。这些角色各自具有使用SQL Server服务器的权
限。在“Database Access”选项卡中，选择这个登录账号可以访问的数据库，下半部分列出
了全部的数据库角色。在本数据库的应用中，需要通过应用程序访问数据库，为了提高数据
库系统的安全性，创建应用程序角色。
3)指定对象及语句许可权限
对象及语句许可权限是指授予用户对数据库中的具体对象的操作权力或SQL语句的使用
权力。在SOL Server 2000中，用户能够访问的具体对象(比如：数据表、视图、存储过程
等)是需要明确授权的。一般情况下，任何用户都具有数据表或视图的读(Select)权限，
但对于插入(Insert)、更新(Update)和删除(Delete)权限，则需要明确授权。
在SQL Server 2000中，具有三种类型的许可：对象许可、数据库许可和固有角色隐含
许可。
①对象许可决定用户对数据库对象执行操作的权限，它的作用对象是数据库对象中的数
据。
中国民航大学硕}学位论文
②数据库许可是指用户创建、修改或删除数据库、数据库对象的操作权限，还包括备份
数据库和事物日志的权限。它可决定用户能否执行影响数据库及其对象的语句。数据库许可
不影响数据库对象中的数据。
③固有角色隐含许可：在SOL Server 2000中，服务器固有角色和数据库固有角色部分
别被预先授予了适当的权限称为隐含许可。该隐含许可不能删除也不能增加。服务器固有角
色和数据库固有角色的隐含许可是指这些角色都预先规定了能否使用某些语句。例如，数据
库拥有者(db_owner)被授予了对其所创建的数据库的一切权限。数据库对象的创建者被授
予了对其所刨建的数据库对象的一切权限。
4．5．2数据库的维护ml
数据库维护是保证数据库系统正常和安全运行的重要保证。在SQL Server 2000中，可
以通过数据库维护计划来进行数据库系统的维护，并且这种维护可以由系统按计划进行，不
需要人为干预。数据库的维护方法包括检查服务器日志、创建数据库维护计划、修改数据库
维护计划和执行数据库维护计划等内容。
1)检查服务器日志
服务器日志是系统记录自己工作状态的文件。一般情况下，SOL Server服务器会自动记
录其自身的运行情况。SOL Server服务器中很少会出现突然性的错误，许多错误通常出现在
SQL Server服务器性能下降的时候。通过观测SQL Server服务器的事物日志，就可以从中
查找错误记录，分析错误发生的原因，从而可以在由许多小错酿成大错之前就将它们消除。
打开企业管理器窗口，在“管理”一项中找到“SQL Server日志”文件夹，SQL Server
系统创建了7个系统同志文件，它们分剐是：Archive#l，Archive荐2，Archive：}}3，Archive
#4，Archive#5，Archive#6和current。双击各个文件名就可以看到24该日志文件。而错
误日志文件是存放在系统安装时指定的目录下，在本系统安装时指定安装在D：＼Microsoft
SOLServer＼MSSOL＼LOG，错误日志文件同样有7种，其文件名分别为：errorlogl，errorl092，
errorl093，errorl094，errorl095，errorl096和errorlog，其中errorlog是当前错误日
志文件。通过查看事务日志和错误日志文件可以分析错误原因，解决出现的问题，更好地管
理数据库。
2)创建／修改数据库维护计划
为了方便用户维护数据库，SOL Server 2000提供了数据库维护计划向导。通过维护数
据库计划，用户可以让系统自动地进行数据库的维护工作。比如，可以进行备份数据库、管
理数据库所使用的磁盘空间、对数据进行一致性检查等工作。数据库维护计划一旦创建完成，
即可自动运行，不再需要用户干预。创建数据库维护计划可以由创建向导完成，操作简单方
便。打开企业管理器窗口，在“管理”一项中找到“数据库维护计划”，右键单击，出现“新
建维护计划”然后按照向导一步一步建立本数据库所需要的维护计划，并命名保存。如果对
于所创建数据库维护计划不满意，点击“数据库维护计划”，这时右窗口出现已经保存的数
据库维护计划名称。右键单击想要修改的计划名称，在弹出快捷菜单中选择“属性”便可修
中国民航大学硕士学位论文
改维护计划。当然，如果在弹出快捷菜单中选择“删除”就可以删除这个数据库维护计划。
在本数据库中，创建了名为“备份”的数据库维护计划，在每晚8：00完成备份“电源故障”
数据库的功能。
3)执行数据库维护计划
若SQL Server服务器在数据库维护计划中制定的工作时间(如每晚8：00)处于工作状
态，它就能自动完成规定的任务(如备份数据库)：但如果有必要，也可以随时执行数据库
维护计划。在此不再赘述。
中国民航大学硕E学位论文
5．1可靠性分析
第五章A320飞控故障诊断系统实例分析
所谓可靠性是指系统或者产品的功能在时间尺度上的满足性。将其用定量的形式给以描
述的指标终究包括有“可靠度”这一指标14”。其定义如下：
“产品在规定条件下、规定的时间内完成规定的功能的概率”。
据故障记录，量化故障频率和概率，做可靠性分析。即在规定时间(记为T)和规定条
件下，不发生故障的件数概率称为该设备的可靠度函数，记为震“)。
可靠度计算步骤如下：
①各个故障发生时问间隔记为毛，x2，x3，工．，黾⋯⋯善。；
②确定数据范围，记为l，=x。一工曲；
③确定直方图区间间隔C。设数据总数为N，C=-；：；
'，
qN
④确定起始边界，依次增加c确定的间隔，起始边界=z．血一型量塑丝2塑塑；
⑤划分数据，建立频率分布图。
⑥根据公式R(t)=P～，求出平均丑值，确定可靠度函数R(f)。
根据所给出的西安机场A320飞机ATA22自动飞行系统故障汇总，可以列出FMGCl故
障发生频率表。
故障发生时间间隔(天)
2004．9．18
2004．10-4 16
2004．10．27 23
2004．1 1．17 2l
2005．．2．．4 78
2005．．2．．5 l
2005．．3．．5 29
2005．3．10 5
2005-4．27 38
2005．．9．．4 127
2005．9．28 24
2005．10．2 4
2005—10一7 5
2005．10．14 7
中国民航丈学硕士学位论文
2005．11．5 22
2006．1．18 74
2006．1，19 l
2006．2．17 28
2006．．3．．3 14
2006．3．14 ll
表5．1故障发生频率表
根据实际情况，忽略偶然发生的设备寿命过长的参数(有可能是人为记录空白造成的)，
即不考虑78天，127天和74天。
据如上公式：
Y=37：
'， C=—≥=9．25
一N x。扩堕塑幽：o．5 xlIIin一————=——一5U·)
分布图如下：
R(9．75)=e-a9"75=1106，丑=O．047；
矗(19)=e_A19 716，t=0．043；
R(28．251=e一2“”=三，五=0．073
JO
丁：0059
．·．R(f)=P-005铆。
同理。确定FMGC2可靠性函数：
R(r)=P4“。。
可依据以上两个可靠性函数推断：FMGC2比FMGCl更容易发生故障，和所给故障表相
吻合。此函数也可以作为参考，生成新的故障事例库对模糊算法进行仿真。
48
中国民航丈学硕士学位论文
5．2仿真测试及其结果
数据仿真实验根据得出的可靠性函数生成新的故障记录，如图5．2。毯I蠹a隰鑫《嬲l硅氆碰；I燕噬j饿勰臻慰酗聪赫期臻基曩曩
移障日期f故障描述J故障摧旃一’I专家经验⋯一
上到咽i蟊g 聃G眨重置聃G晓
_—— 2006-E,一4 Ir啊C2 更换F■0c2
_—— 2006-6-'9 IqlC-C2 重置F■6cz
-—— 2006"-6-12 F●∞l 更换朋GCI
●—— 2006"-6-19 两G眨重置F■G呓
_—— 200pT-8 F日Gc2 重置删
_—— 200朴13 F■Gcl 重置确oc2
_—— 20惦-T-24 FHGc2 更换NIIC,C2
_—— 20∞-8-11 lql(；C2 更换朋0眨
●—— 2006-6-12}-0眨霍置F／dGC2
_—— 2006-8-19 确G呓重置蹦G眨
’—— 2006"6-18 FIIGCI 重置Flil(z：l
-—— 2006-?-?"FnGcl 重置FmGc2
-—— 2006-8-21 撇更换F—Gc2
_—— 200眦4 F峨重置眦
_—— 2006-9-3 P■6c2 更换F雎0c2
_—— 200朴28 F■0眨重置FmG,C2
_—— 错lO—为F■G眨重置FIll
_—— 2006-10-27—G∞ 重置F■G眨
_—— 2006-'(-11 InIG,CI 重置F■G眨
_—— 2006-Il-3 n6眨霍置FmGc2
●—— aoo铲n．5 F■Gc2 重置F■Gc2
_—— 20∞-?-2q FIIGCI 更换F1i髓l
2006-11-I"{ 臌重置臌_——
2006—12-14 眦重置Nmc-c2
图5．2生成的故障事例
数据库查找FMGC2引起故障的可能性，程序运行；
瞎穗猫避—静障猎丽敢厦日期^
FMGC2 重置2005-1-30 一
FMGC2 直置2005—3-5
FMC-C2 喜置2005-4-8 ．
FMC-C2 史换2005-6—12 一
FMC,C2 直首2005—6—2i
硎Gc2 重置2005-7"-6
FM6c2 重置2005-7-10
FIW∞2 叟爨20嘶呻一4 v ⋯^㈧⋯●
中国民航大学硕E学位论文
输入仿真数据库第一个模拟故障，运行数据库查找程序：
董诲结鬟
历史故障正确，
陋强强匿_茜嚼藤蔗]丽疆珂——————————Z
l阳虻2 重嚣2∞5一卜加
|FUGC2 鬟跫2005-3-5
IF*∞2 篓黉Z005—4-8
ll'UC,C2 更换2005-6-12
lF"6眨重重2005—6_2l
lFmC．,C2 垂置200'3’7-6
iF口6c2 重置2∞5-7—10
lFH6眨更换2005’9．4 v
卜习
董t瞄桑⋯⋯～⋯⋯t⋯⋯⋯⋯一“一一⋯v．
掂是耋琵计
故障：
冈I．．．．．。．．．=J
由于专家经验对于较小概率判断正确，历史故障数据权重降低，专家经验权重增加，
则毛加上减去系数T，乙加系数T：
中国民航大学硕士学位论文
弘去_=o．s眠铲嘶ss，
经过47次重复实验结果，毛=O．5124，z2=O．4876，正确率84．3％。在某些故障查询时，
也可以根据故障的发生时间问隔，套用可靠性函数，比较和判断FMGCl故障还是FMGC2
故障。比如第40个故障：
]2006-7一T !q嵋C1 重置霸oc2 i 冈1．．．．．．．．．．一
一查询结果—————————————————————————一砸隧瑶落1鼎鞠黼r蔽匿甘i矿—————————一l硎c．,ct 更换2004-11-1Y
jlmC,C1 重置2005-10--14
lFMC4：I 更换2905-11-5 j
|FIlIc_,Cl 更换200S-5-12 f
}FMC．．,C1 重置2006-6-13 {
}IrMr．,C1 重置2006-6-18 l
lFIIGCl 重置2006-7-／ ；
l l
————．—．．．、．．．。．。．．．．．．．．．．．．．．．。．．．．。。．．．．．．．．．．．．．．．．．．，．．。．．．．．．．．。．。．．，．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．一
——————⋯1。。————。。●。‘。‘。。。●————————————。。。——。—。_h_。1。—————“ ^——‘ 一·产r———一} 冈l。．．．．．．．．．．．_J
中国民航大学硕士学位论文
在数据库查询中显示FMGC2的概率远大于FMGCl，但是根据可靠性函数FMGCl的故
障时间间隔23天，如果是FMGC2故障，故障间隔时间l天：
FMGCl：R(23)=e_o””23=O．257(在23天时间后FMCJCl还有大约26台正常工作)；
FMGC2：R(f)=e-O“1卸．926(在一天时间后FMGC2还有大约93台可以正常工作)；
很显然FMGCl的概率远大于FMGC2。
5．3总结
经过几次随机生成故障事例库对系统进行仿真实验，发现本系统对权重系数初始值依赖
并不高，但要求比对系数变化的多少。对系统的各个故障部位进行可靠性分析后，它们之间
的差值判断有一定的要求。本系统采用差值大于50％作为依据，对于应用于其它故障或者系
统，可以根据需要调节差值，以增加正确率。
在飞机未进行AFS测试之前，应用专家经验，故障历史纪录(故障描述)和可靠性分析
后对未出现的故障进行一个预判，可以节省航线维护时间，大大提高工作效率。
中国民航大学硕一L学位论文
6．I课题研究成果
第六章结论
本课题所实现的数据库系统可以为飞机维修人员、培训人员或相关爱好者提供很好的服
务，飞机维修人员能从数据库快速提取到分析故障、解决故障所需的信息，更快、更准确的
解决实际问题，同时也可以为故障数据库添砖加瓦，将自己的维修经验永久的存入故障数据
库；对于培训人员或爱好者，可以通过数据库中的故障数据了解更多的电源系统故障，可预
先知道故障的解决方案。
本课题的仿真模型研究成果为飞机飞行控制系统故障的多重故障检测分析系统开辟了新
途径。为民航系统的培训、教学带来很大的经济效益，能节省实物消耗开支并能加快学员的
培训进程。同时这种故障分析方法也可以推广到其它领域。
经过一年多的努力研究，课题在以下几个方面有所突破：
①总结出了大量的A320飞机飞行控制系统的故障基本信息、现象、原因及解决方案等故
障数据，为课题研究奠定了基础。
②利用SQL Server 2000数据库管理系统建立了A320飞机飞控系统的故障数据库，分别
对故障的基本信息、现象、原因及解决方案建立了表格，并建立了相互之间的关系和各自的
相应处理。
③成功地运实现Visual c++对．sQL Server 2000的访问。
④深入分析和研究了空客公司的AMM，WSM，TSM手册中27章的飞行控制系统原理，通过
查阅大量资料分析了空客飞机在故障诊断方面的特点
⑤在传统的模糊数学诊断基础上，增加新的故障分析方法并加以改进，形成新的故障分
析模式。
6．2进一步工作的设想
伴随着维修人员的检修工作，飞控系统的故障信息搜集整理工作随时都会有新的收获；
同时各种算法也需要深入研究，进一步研究工作的设想如下：
①本文在分析诊断结果的正确率上，还有上升的空间，由于故障的多样性及多发性，数
据库中的故障需要不断的增加、处理，才能真正实用有效。
②对于飞控系统故障部件的仿真，才能对维修人员、培训学员起到更大的作用。所以要
加强这方面的内容。
③应用程序软件整体制作和数据库服务器的完善，以便于携带安装与使用。
④增加网络功能，能通过网络进行远程访问和会诊。
中国民航大学硕士学位论文
致谢
本文是在张鹏老师的直接指导下完成的。在硕士阶段的学习和工作期间，自始至终得益
于张鹏老师的精心指导和严格要求。张老师严谨的治学态度、踏实的工作作风、对科学事业
献身的精神令我终生难忘，必将有益于我今后的工作和生活。
真诚地感谢民航大学研究生部的各级领导和各办公室的老师在我在攻读硕士期间给予我
的帮助。最后向所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友们致以诚挚的敬意!
中国民航大学顽：t学位论文
参考文献
【1】张祥伟．现代飞机排故专家系统的设计与实现【D】：【硕士学位论文】．南京：南京航空航
天大学，2002
【2】王立群．国外飞机保障性发展动向及我国宜采取的对策田．航空标准化与质量，1999
(3)：34．38
【3】张永生．民用航空维修工程管理概论【M】．北京：中国民航出版社，1999
【4】陈军军．A319与A320差异的探讨．中国民航飞行学院学报，2000，4：22．23
【5】空中客车公司．AircrafMmntenanceManual(英文版)．中国西北航空公司，2003
【6】6 徐章遂，房立清，王希武，左宪章．故障信息诊断原理及应用D川．第一版．北京：国
防工业出版社，2000，7：1-32
【7】钟秉林，黄仁．机械故障诊断学．机械工业出版社，2002
【8】飞行非控系统⋯。。1997
【9】9 周其焕．民用飞机自动飞行控制系统的发展．航空电子技术，2001，7：29．30
【10】张汝麟．飞行控制与飞机发展．北京航空航天大学学报，2003，12：41．45
【1 l】李利春．数字式电传飞行控制系统的余度重构管理策略．航空学报，1994，2：13．14
[12】李登．飞行控制系统故障检测理论研究及软件系统设计[D】：【硕士学位论文】．西安：西
北工业大学，2000
【13】高金源，焦宗夏，张平．飞机电传操纵系统与主动控制技术．北京航天航空大学出版社，
2005
【14】空中客车公司．Trouble Shooting Manual(英文版)．中国西北航空公司，2003：27
【15】郭留平．A320飞机自动飞行控制系统简洁与维护．江苏航空，1999，3：48．50
【16】姚一平．数字式电传飞行操纵系统的余度配置与可靠性．北京航空航天大学学报，1997，
3： 16．18
【17】空中客车公司．AircraftWiringManual(英文版)．中国西北航空公司，2003．
[18】空中客车公司．Aircraf SchematicManual(英文版)．中国西北航空公司，2003
【19】徐荣林．A320数字飞行控制和飞行模拟．国际航空，1991，3：38-41
【20】张建文，许允之．模糊数学在飞机故障诊断中的应用研究．煤矿设计，1998，ll：33．35
【21】吴今培．模糊诊断理论及其应用【M】．北京：科学出版社，1995 ’
【22】陈明钊，张志烈，樊宝康．模糊数学及其应用【M】．南京：河海大学出版社，1993
【23】刘有才，刘增良．模糊专家系统原理与设计【M】．北京：北京航空航天大学出版社，1995
[24】贺仲雄．模糊数学及其应用．天津科学技术出版社，1985
[25】白黎明，刘家学，刘耀武，华勇．模糊数学在飞机故障诊断中的应用．运筹与管理．1996，
12：36-38
中国民航大学硕士学位论文
【26】苗雪兰，刘瑞新，王怀峰．数据库系统原理及应用教程．机械工业出版社，2001
【27】罗晓沛．数据库技术(高级)．清华大学出版社，1999
[28】闪四清．Microsoft SQL Server 2000实用教程．人民邮电出版社，2000
[29】乔显亮，刘景然．SQL Server身份认证对系统安全的影响．青岛远洋船员学院学报，2006，
2：36．38
[30]肖慎勇．SQLServer数据库管理与开发．清华大学出版社，2006
【31】贺定球．数据库操作类的实现与应用．电脑编程技巧与维护，2004，12：47．50
【32】郭贤海，詹英，寻杨．基于SQL探讨数据库设计技术．台州学院学报，2006，3：52．54
【33]高守传．精通sQ卜结构化查询语言详解．人民邮电出版社，2006
【34】郭韶升，张炜．MS SQL Server中多媒体数据库的建立及存取方法研究．机械管理开发，
2002，4：12一15
[35]罗运模．完全掌握SQL Server 2000．人民邮电出版社，2001
[36】黄开启，刘晓波．基于数据库的多征兆模糊故障诊断专家系统的研究．风机技术，2004，
3：25．26
f37】李增强．Microsoft SQL Server 2000数据库系统设计优化．计算机系统应用，2006，10
【38】曲立平．多级安全数据库管理系统查询处理器的设计．应用科技，2004，10：24．26
【39】刘怡．数据库安全与安全数据库管理系统设计．网络安全技术与应用，2001，1：35．37
[401袁福庆．数据库管理与维护手册。人民邮电出版社，2006，5
【41】李海泉，李刚．可靠性分析与设计．科学出版社，2003，10
模糊数学在飞行控制系统故障诊断的应用
作者： 黄海涛
学位授予单位： 中国民航大学
下载时间：2009年12月8日