(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111502199.4 (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 戴志浩　刘剑慰　王一凡　邢健豪　 杨蒲　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人 王安琪 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/12(2020.01) (54)发明名称 一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG 建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于拓扑排序算法的飞 控系统分层SDG建模方法， 包括如下步骤： S1、 初 步SDG建模； 其中， 根据飞控系统的组成器件及器 件之间的影 响关系和电信号传播方向， 明确器件 数量、 名称和功能， 根据敏感性分析法， 结合经验 知识的方法确定各器件之间的影 响关系， 基于器 件间正负关系， 以具体器件为节点， 正负关系为 有向边， 建立飞控系统的符号有向图模型； S2、 模 型分层； 其中， 以建立好的符号有向图为基础， 结 合飞控系统特点， 将闭环回路断开， 基于拓扑排 序算法， 遍历所有节点， 计算所有节点的入度， 并 将入度为0的节点从原符号有向图中取出， 循环 至原符号有向图节点为空。 本发 明能够提高分层 效率和模型的可理解性、 降低分层操作的复杂 度。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114239138 A 2022.03.25 CN 114239138 A 1.一种基于 拓扑排序算法的飞控系统分层S DG建模方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 初步SDG建模； 其中， 根据飞控系 统的组成器件及器件之间的影响关系和电信号传 播方向， 明确器件数量、 名称和功能， 根据敏感性分析法， 确定各器件之 间的影响关系， 基于 器件间正负关系， 以具体器件为节点， 正负关系为有向边， 建立飞控系统的符号有向图模 型； S2、 模型分层； 其中， 以建立好的符号有向图为基础， 结合飞控系统特点， 将闭环回路断 开， 基于拓扑排序算法， 遍历所有节点， 计算所有节点的入度， 并将入度为0的节点 从原符号 有向图中取 出， 循环至原符号有向图节点 为空。 2.如权利要求1所述的基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建模方法， 其特征在于， 步骤S1中， 初步S DG建模具体包括如下步骤： S101、 根据飞控系统 组成器件， 列出 所有器件及其功能； S102、 通过 敏感性分析法分析 各器件对其他器件的正负影响关系； S103、 结合经验知识方法建立存在闭环的初步S DG模型。 3.如权利要求1所述的基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建模方法， 其特征在于， 步骤S2中， 模型分层具体包括如下步骤： S201、 根据飞控系统的特点， 将闭环回路断开， 将S101的存在闭环的初步SDG模型转化 为开环SDG模型； 其中， 飞控系统存在姿态反馈回路， 在控制中往往采用期望状态值与其当前状态值的 差值作为偏差量进行控制， 偏差量由以下公式(1)定义， e＝r‑x，    (1) 公式(1)中， r 表示期望状态值， x表示当前状态值， e表示偏差量； 其中， 飞控系统的特点是在稳态时， 其偏差量为0， 即e＝0， 因此在稳态时， 其反馈回路 可以忽略不计， 由此， 闭环S DG模型可以转化为开环SDG模型； S202、 遍历所有节点， 计算每个节点的入度； 其中， 所述节点的入度数为指 向该节点的 有向边数； S203、 将所有入度 为0的节点从原SDG模型中删除， 并将这些节点放入第i层， i表示循环 次数； S204、 判断剩余节点是否为零， 若判断结果为否， 则返回子步骤S102， 若判断结果为是， 则将分好层的节点按原有向边连接， 输出飞控系统的分层S DG模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114239138 A 2一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建模方 法 技术领域 [0001]本发明涉及故障诊断建模技术领域， 尤其是一种基于拓扑排序算法的飞控系统分 层SDG建模方法。 背景技术 [0002]SDG(Signed  Directed  Graph， 符号有向图)模 型是由Ir i M在文章 《A n algorithm  for diagnosis  of system failures  in the chemical  process》 定义的， 并于1979年发 布在 《Computers&Ch emical Engineering》 期刊上， 用于解决化工过程的故障诊断问题， SDG 模型是一种典型 的定性图论模型， 模型包含三部分， 分别为节点、 支路和影响关系， 模型包 含了系统的大量潜在因果关系和位置信息。 后续魏磊于2020年在 《计算机系统应用》 期刊上 发表了 《HSDG故障诊断方法在自动化检定系统中的应用》 ， 引入了一种基于分层符号有向图 的在线故障诊断方法。 [0003]学者们提出了基于可达性的分层策略， 将SDG模型进行分层操作， 提高了故障诊断 的分辨率和效率； 但在存在闭环的飞控系统中， 正是因为闭环的存在， 导致系统的SDG模型 无法进行分层， 也就无法提高模型的诊断效率和分辨率， 所以有必 要针对飞行控制系统SDG 模型进行改进以达 到分层的目的从而提高效率。 [0004]对于分层策略来说， 目前广泛使用的是基于可达性的分层策略， 该方法利用 Warshall算法， 通过系统的邻接矩阵计算出系统的可达矩阵， 存在计算复杂度大、 不易理解 等问题， 因此需要一种更加简便易懂的分层策略来对S DG模型进行分层操作。 发明内容 [0005]本发明所要解决的技术问题在于， 提供一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层 SDG建模方法， 能够提高分层效率和模型的可理解 性、 降低分层操作的复杂度。 [0006]为解决上述技术问题， 本发明提供一种基于拓扑排序算法的飞控系统分层SDG建 模方法， 包括如下步骤： [0007]S1、 初步SDG建模； 其中， 根据飞控系统的组成器件及器件之间的影响关系和电信 号传播方向， 明确器件数量、 名称和功能， 根据敏感性分析法， 结合经验知识的方法确定各 器件之间的影响关系， 基于器件间正负关系， 以具体器件为节点， 正负关系为有向边， 建立 飞控系统的符号有向图模型； [0008]S2、 模型分层； 其中， 以建立好的符号有向 图为基础， 结合飞控系统特点， 将闭环回 路断开， 基于拓扑排序算法， 遍历所有节点， 计算所有节 点的入度， 并将入度为0的节点从原 符号有向图中取 出， 循环至原符号有向图节点 为空。 [0009]优选的， 步骤S1中， 初步S DG建模具体包括如下步骤： [0010]S101、 根据飞控系统 组成器件， 列出 所有器件及其功能； [0011]S102、 通过 敏感性分析法分析 各器件对其他器件的正负影响关系； [0012]S103、 结合经验知识方法建立存在闭环的初步S DG模型。说　明　书 1/5 页 3 CN 114239138 A 3