基于混成动态系统理论的飞行安全仿真分析与风险评估方法研究

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雅宝题库解析：
飞机在飞行过程中不发生事故的能力称为飞行安全性，它是飞机的设计与使用过程中必须重视的一个环节。风切变作为大气扰动的一种形式，能够对飞行安全产生重大影响，是导致飞行事故的重要危险因素之一。进入风场后，驾驶员对飞机的操作是应对风切变带来危害的有效手段，于是针对风切变的应急预案的制定与优化是实现此类飞行事故控制与预防的重要途径，因此有必要探求一种分析与优化此类应急预案的方法体系。对于应急预案的分析与优化的基础是对飞行事故过程以及应急操作的完整描述，因此需要认识把握 “驾驶员-飞机-环境”系统的飞行事故过程的机理，建立描述其特性的飞行事故过程模型。为了研究“驾驶员-飞机-环境”系统中事故的动态变化机理，探索事故发展过程中的运动行为，进而明确事故的规律并为模拟应急操作，并据此实现应急预案的分析与优化工作，本文按照“驾驶员-飞机-环境”系统事故过程特性分析、建模方法、仿真技术到应急预案的分析评估方法的逻辑展开研究。论文首先深入分析了“驾驶员-飞机-环境”系统的飞行事故过程的特性，指出事故过程特性便是事故过程建模所针对的对象。飞行事故过程既具有驾驶员、飞机、环境相互交互作用的动态特征，又具有系统状态运转的事故过程特性，并在此基础上，展现出了一种包含连续动态过程与离散动态过程交互作用的混成动态特性。随后，提出了以混成动态系统理论来描述飞行事故过程的混成动态特性，给出了飞行事故过程的混成自动机模型，为飞行事故过程仿真提供基础。针对混成动态系统理论对考虑应急操作的成功/失败所导致的系统状态爆炸现象，提出了基于混成动态系统理论的层次化优化建模方法，给出了飞行事故过程的层次化混成自动机模型。根据以混成动态系统理论建立的飞行事故过程模型，提出了在Simulink/Stateflow环境下建立飞行安全仿真模型的方法，模型能够描述风切变危险发生后，体现了驾驶员应急操作行为的事故过程。通过仿真能够实现“驾驶员-飞机-环境”系统的状态与飞行运动参数的变化过程，实现对飞行事故过程的模拟，并以案例验证建模仿真方法的有效性。接下来利用飞行安全仿真模型，对不同响应时间的应急操作的应急结果进行分析，建立基于飞行安全仿真的应急预案的分析与优化方法；对响应时间具有随机性的应急结果进行分析，建立了基于飞行安全仿真的风险评估方法，并分别结合案例加以说明。最后，总结论文所研究的成果与创新点，并分析展望未来进一步的研究工作。