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原文传递发动机系统电磁脉冲效应的灰色理论评估方法

论文题名：	发动机系统电磁脉冲效应的灰色理论评估方法
关键词：	汽车发动机系统;电磁脉冲效应;评估方法;灰色预测模型;区间灰数
摘要：	随着电磁脉冲武器不断发展，车辆作为其重要打击目标，其安全性和机动性受到严重威胁。发动机系统电磁脉冲效应评估是车辆电磁防护设计的重要环节。然而受限于试验条件和成本等因素，系统级强电磁脉冲效应试验数据有限，并且很难掌握发动机系统内部故障逻辑关系全部信息，整个效应评估过程充满了灰色特征。灰色系统理论专门研究少数据、信息不完全背景下的不确定性问题，因此本文结合灰色系统理论研究发动机系统电磁脉冲效应评估方法，为小样本条件下电磁脉冲效应评估提供一种研究思路。　　掌握发动机系统所处电磁环境是效应研究的基础，但在强电磁脉冲能量集中频段，车辆为电大物体，发动机舱内电子设备众多，精细建模仿真困难。发动机系统线缆是电磁脉冲进入发动机系统内部的关键途径，通过试验采集发动机系统线缆耦合干扰可为发动机系统效应评估提供数据支撑。然而强电磁脉冲强度大、能量高，采集过程中很可能出现硬件毁伤，并且小样本条件下，试验数据不确定性高，发动机系统线缆耦合干扰或发动机系统部件敏感度阈值等效应评估关键信息无法准确确定。针对上述问题，本文以某车辆为研究对象，简化车辆电磁仿真模型，引入灰色预测模型预测发动机系统线缆耦合干扰，使用区间灰数表征效应评估过程中的不确定信息，最终建立评估模型，实现发动机系统电磁脉冲效应评估，主要内容如下。　　（1）通过材料简化和结构简化获得车辆电磁仿真模型，应用 CST 软件仿真并统计分析强电磁脉冲作用下发动机舱内电场强度分布特性。为减少发动机舱内部电磁环境仿真计算量，去除车内非金属内饰，将机械结构比较复杂的部件用尺寸、形状相近的规则金属导体代替。计算宽带高功率微波作用下发动机舱内关键电子设备位置处的电场强度，在舱内等间隔密布探针 1056 个，得到高空核电磁脉冲作用下舱内峰值场强出现频率图，通过峰值场强最大值、均值、标准差等参量描述舱内场强统计分布情况。　　（2）引入灰色预测模型，在小样本条件下，预测强电磁脉冲作用下发动机系统线缆耦合电压峰值，实现发动机系统线缆电磁耦合效应的定量评估。进行发动机系统线缆电磁耦合效应试验，根据不同场强宽带高功率微波作用下线缆耦合电压数据建立灰色预测模型。结果表明：灰色预测模型平均预测误差为1.7%和1.8%，可较好的完成发动机系统线缆电磁耦合效应的定量评估。　　（3）使用区间灰数表征效应评估过程中的不确定信息，建立发动机系统灰色贝叶斯网络模型，实现发动机系统电磁易损性评估。使用区间灰数表征发动机系统部件敏感度阈值和发动机系统内部故障逻辑关系的不确定性。通过计算发动机系统区间灰数失效概率以及传感器区间灰数后验失效概率评估发动机系统电磁易损性。计算结果表明：本文所使用发动机系统在宽带高功率微波作用下区间灰数失效概率取值范围为[0.9639, 0.9897] ，几乎一定会处于失效状态。曲轴传感器和凸轮轴传感器的区间灰数后验失效概率远大于其他传感器，应重点进行电磁加固。
作者：	李传鑫
专业：	信息与通信工程
导师：	孙晓颖
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023