一种系统架构权衡分析方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开一种系统架构权衡分析方法、系统、设备及介质，涉及航空航天系统架构设计领域。方法包括：获取待权衡分析的火箭一二级分离系统架构的决策项和备选项；对所述决策项和所述备选项进行形式化表征，得到形态矩阵；所述形态矩阵包括多个备选架构；根据所述形态矩阵确定多个备选架构中满足约束的备选架构；所述约束包括选项互斥和选项关联；利用多目标优化搜索方法确定所述满足约束的备选架构中处于帕累托前沿的备选架构；利用权重敏感性分析技术，确定了各处于帕累托前沿的备选架构的系统指标的权重值，利用逼近理想点排序法，确定最终系统架构。本发明专利技术提高了系统架构权衡分析效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种系统架构权衡分析方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及航空航天系统架构设计领域，特别是涉及一种系统架构权衡分析方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着技术发展与人类需求提高，人类所构建的产品与系统越来越复杂，构思、设计、实现复杂的系统难度也随之增大，并产生巨额的生产费用。为了尽可能的满足不同利益相关者的需求并体现出其价值，系统思维成为解决复杂系统的一种重要模式，与之密切相关的一个概念则是“架构”。架构设计属于复杂系统的前期设计阶段，很大程度的影响着产品的最终性能。
[0003]系统架构可以被表述成一系列的决策制定的过程。从系统思维来看，架构师的重要工作就是训练自己的思维去理解复杂的系统，并把一系列需求和目标转换成系统架构，从中找出使系统架构得以确认的决策点，然后谨慎、合理地做出满意的决策以获得价值更大的系统。但对于复杂的系统来说，系统间的功能实现并非各组件的简单线性叠加，繁多的系统组件和设计参数之间错综复杂的关联，以及与之相关的各种替代方案，使得待决策的空间异常庞大，为复杂系统架构设计的决策带来了挑战。
[0004]架构的优劣会直接影响到复杂系统的质量、后续详细设计的进展以及整个设计过程的成本。复杂系统架构的权衡问题一直是产品设计的重点和难点，错误的架构甚至可能会毁掉整个项目。然而，面对架构生成的大量备选方案，设计师很难快速有效的做出抉择，因此需要进行架构权衡分析。架构权衡分析的目的是从满足需求的架构设计空间中选出最优方案，作为后续设计的依据。如何在系统日益复杂的情况下选出最优方案成为了设计人员面临的难题。
[0005]目前对架构的权衡分析方法常常直接采取多属性决策的方法，针对架构设计空间生成的多个备选方案，直接通过相关排序算法进行打分比较。但这存在两个问题，一是随着复杂性的增加，系统架构设计空间的规模也急剧增大，会生成大量不可行架构，对所有架构都进行求解权衡会增加工作量，浪费算力。第二是目前对于多个指标的权重值确定都偏主观，难以同时满足多方利益相关者的需求。在此背景下，需要一种新的架构权衡分析方法能降低权衡工作量、科学确定指标权重。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种系统架构权衡分析方法、系统、设备及介质，以提高对系统架构进行权衡分析的效率。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种系统架构权衡分析方法，包括：
[0009]获取待权衡分析的火箭一二级分离系统架构的决策项和备选项；所述决策项为待权衡分析的火箭一二级分离系统架构中待决策问题；所述备选项为所述待决策问题对应的
离散选项集；所述待决策问题包括选择信号转化装置、选择信号传递装置、选择连接分离装置以及选择分离推力装置；选择信号转化装置对应的离散选项集包括电点火器、电起爆器、半导体桥点火器、机械起爆器、隔板起爆器和延期点火器；选择信号传递装置对应的离散选项集包括限制性导爆组件和塑料导爆管组件；选择连接分离装置对应的离散选项集包括爆炸螺栓、分离螺母和连接销式分离装置；选择分离推力装置对应的离散选项集包括火工作动筒和分离火箭；
[0010]对所述决策项和所述备选项进行形式化表征，得到形态矩阵；所述形态矩阵以所述决策项为列，以所述备选项为行；所述形态矩阵包括多个备选架构；所述备选架构由信号转化装置对应的离散选项集中的任一项、信号传递装置对应的离散选项集中的任一项、连接分离装置对应的离散选项集中的任一项和分离推力装置对应的离散选项集中的任一项构成；
[0011]根据所述形态矩阵确定多个所述备选架构中满足约束的备选架构；所述约束包括选项互斥和选项关联；
[0012]利用多目标优化搜索方法确定所述满足约束的备选架构中处于帕累托前沿的备选架构；
[0013]根据所述处于帕累托前沿的备选架构，利用逼近理想点排序法，确定最终系统架构。
[0014]可选地，根据所述形态矩阵确定满足约束的备选架构，具体包括：
[0015]根据所述形态矩阵建立约束满足问题模型；所述约束满足问题模型包括变量、值域和所述约束；所述变量为所述决策项；所述值域为所述备选项；
[0016]基于所述约束满足问题模型，利用回溯算法，确定多个所述备选架构中满足约束的备选架构。
[0017]可选地，利用多目标优化搜索方法确定满足所述约束的备选架构中处于帕累托前沿的备选架构，具体包括：
[0018]计算所述满足约束的备选架构的系统指标值；
[0019]根据所述系统指标值，利用多目标优化搜索方法确定处于帕累托前沿的备选架构。
[0020]可选地，根据所述处于帕累托前沿的备选架构，利用逼近理想点排序法，确定最终系统架构，具体包括：
[0021]利用权重敏感性分析方法，确定所述处于帕累托前沿的备选架构的各系统指标的权重值；
[0022]根据所述处于帕累托前沿的备选架构以及所述处于帕累托前沿的备选架构的各系统指标的权重值，利用逼近理想点排序法，确定最终系统架构。
[0023]可选地，还包括：
[0024]确定所述待权衡分析系统架构的系统指标。
[0025]可选地，确定所述待权衡分析系统架构的系统指标，具体包括：
[0026]获取所述待权衡分析系统架构的每个所述决策项的决策指标；所述决策指标包括固有属性和功能属性；所述固有属性包括架构质量、架构尺寸和架构成本；所述功能属性包括架构承载强度、架构输出功率和架构可靠性；
[0027]根据所述决策指标，利用价值函数，确定所述待权衡分析系统架构的系统指标。
[0028]一种系统架构权衡分析系统，包括：
[0029]数据获取模块，用于获取待权衡分析的火箭一二级分离系统架构的决策项和备选项；所述决策项为待权衡分析的火箭一二级分离系统架构中待决策问题；所述备选项为所述待决策问题对应的离散选项集；所述待决策问题包括选择信号转化装置、选择信号传递装置、选择连接分离装置以及选择分离推力装置；选择信号转化装置对应的离散选项集包括电点火器、电起爆器、半导体桥点火器、机械起爆器、隔板起爆器和延期点火器；选择信号传递装置对应的离散选项集包括限制性导爆组件和塑料导爆管组件；选择连接分离装置对应的离散选项集包括爆炸螺栓、分离螺母和连接销式分离装置；选择分离推力装置对应的离散选项集包括火工作动筒和分离火箭；
[0030]数据表征模块，用于对所述决策项和所述备选项进行形式化表征，得到形态矩阵；所述形态矩阵以所述决策项为列，以所述备选项为行；所述形态矩阵包括多个备选架构；所述备选架构由信号转化装置对应的离散选项集中的任一项、信号传递装置对应的离散选项集中的任一项、连接分离装置对应的离散选项集中的任一项和分离推力装置对应的离散选项集中的任一项构成；
[0031]约束筛选模块，用于根据所述形态矩阵确定多个所述备选架构中满足约束的备选架构；所述约束包括选项互斥和选项关联；
[0032]搜索模块，用于利用多目标优化搜索方法确定所述满足约束的备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统架构权衡分析方法，其特征在于，包括：获取待权衡分析的火箭一二级分离系统架构的决策项和备选项；所述决策项为待权衡分析的火箭一二级分离系统架构中待决策问题；所述备选项为所述待决策问题对应的离散选项集；所述待决策问题包括选择信号转化装置、选择信号传递装置、选择连接分离装置以及选择分离推力装置；选择信号转化装置对应的离散选项集包括电点火器、电起爆器、半导体桥点火器、机械起爆器、隔板起爆器和延期点火器；选择信号传递装置对应的离散选项集包括限制性导爆组件和塑料导爆管组件；选择连接分离装置对应的离散选项集包括爆炸螺栓、分离螺母和连接销式分离装置；选择分离推力装置对应的离散选项集包括火工作动筒和分离火箭；对所述决策项和所述备选项进行形式化表征，得到形态矩阵；所述形态矩阵以所述决策项为列，以所述备选项为行；所述形态矩阵包括多个备选架构；所述备选架构由信号转化装置对应的离散选项集中的任一项、信号传递装置对应的离散选项集中的任一项、连接分离装置对应的离散选项集中的任一项和分离推力装置对应的离散选项集中的任一项构成；根据所述形态矩阵确定多个所述备选架构中满足约束的备选架构；所述约束包括选项互斥和选项关联；利用多目标优化搜索方法确定所述满足约束的备选架构中处于帕累托前沿的备选架构；根据所述处于帕累托前沿的备选架构，利用逼近理想点排序法，确定最终系统架构。2.根据权利要求1所述的系统架构权衡分析方法，其特征在于，根据所述形态矩阵确定满足约束的备选架构，具体包括：根据所述形态矩阵建立约束满足问题模型；所述约束满足问题模型包括变量、值域和所述约束；所述变量为所述决策项；所述值域为所述备选项；基于所述约束满足问题模型，利用回溯算法，确定多个所述备选架构中满足约束的备选架构。3.根据权利要求1所述的系统架构权衡分析方法，其特征在于，利用多目标优化搜索方法确定满足所述约束的备选架构中处于帕累托前沿的备选架构，具体包括：计算所述满足约束的备选架构的系统指标值；根据所述系统指标值，利用多目标优化搜索方法确定处于帕累托前沿的备选架构。4.根据权利要求1所述的系统架构权衡分析方法，其特征在于，根据所述处于帕累托前沿的备选架构，利用逼近理想点排序法，确定最终系统架构，具体包括：利用权重敏感性分析方法，确定所述处于帕累托前沿的备选架构的各系统指标的权重值；根据所述处于帕累托前沿的备选架构以及所述处于帕累托前沿的备选架构的各系统指标的权重值，利用逼近理想点排序法，确定最终系统架构。5.根据权利要求1所述的系统架构权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄禹，王儒，魏竹琴，李冠楠，王国新，阎艳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：