基于动态更新判断矩阵多层次判别分析的航天器控制系统健康状态评估方法

摘要

层次分析法因结构化决策优势被广泛应用于航空航天等复杂设备的健康状态评估研究。然而，传统的层次分析法在构建判断矩阵时依赖于固定标度，难以反映设备全寿命周期内因性能退化、运行环境变化等因素导致的指标权重动态演变，从而影响评估结果的准确性。为此，提出一种基于判断矩阵动态更新多层次判别分析的航天器控制系统健康状态评估方法。相较于传统的层次分析法，该方法首先考虑了性能指标的退化速率和累计故障概率的影响，用以构建判断矩阵动态更新模型。其次，为加强模型准确性与稳定性，引入了时变调节参数，通过建立最小化健康度的目标函数并采用动态惯性权重策略的粒子群优化算法来求解优化问题，实现时变调节参数的自适应更新。此外，通过整合部件级健康信息至系统层级，实现部件健康状态的可追溯性与整体健康状态评估。最后，以某航天器控制系统数据进行实证分析，验证表明，传统层次分析法的均方误差为0.043 8，所提方法的均方误差仅为0.008 1，准确率可达95.18%，相较于传统层次分析法提高了8.14%，有效提升了航天器控制系统健康评估的准确性，为航天器控制系统的健康监测和管理提供理论依据。

关键词

航天器控制系统 / 改进层次分析法 / 健康状态评估 / 粒子群算法 / 部件可追溯

基金资助

山西省高等学校科技创新资助项目（2024L171）; 山西省基础研究计划资助项目（20240302121217）