航海模拟器中海洋环境时空动态变化的仿真

海洋结构物始终受到环境干扰,对海洋环境的仿真会显著影响航海模拟器的真实感。基于数值波浪模型生成海洋环境场,并利用SQLite开发实海域数据库。通过数据库中获取实际的风,海流和海浪信息来与真实海洋保持一致。对环境扰动进行建模,并且将时空变化特征和耦合效应都融入仿真。通过提出的仿真方法再现了真实的航行情况,并利用船载传感器的测量数据进行验证。仿真结果与实测数据吻合良好,说明本方法可以进一步提高海洋模拟器的物理真实感。     

面向e-引航的近海边缘计算网络优化与仿真

为提高船舶引航过程安全性,提出了一种基于智能航标(Intelligent Navigation Aid,INA)的近海边缘计算网络(INA-based Offshore Edge Computing Network,IOECN)架构,以提供助航信息保障。重点研究网络中网元节点的布局优化问题(Layout Optimization Problem, LOP)。通过数学建模,将LOP转化为整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)问题。在满足网络覆盖率及连通性条件下,以网络成本最低为求解目标,并使用Gurobi进行求解、运用Matlab进行仿真展示,最终得到不同规模下的网络优化方案,验证了模型的正确性及可扩展性。     

面状LED发光体灯珠分布和组合连接优化算法

面状LED发光体灯珠的分布和分组问题,可建模为多约束优化问题来进行求解。提出了一种将面状LED发光体灯珠照度映射为质心容量限制Power图的容量,从而布局LED灯珠的方法,实现了面状LED发光体照度均匀的目标,进一步提出一种基于贪心策略的LED灯珠组合和连接优化算法,达到节省物料的目的。实例结果证明,所提方法简单、可行,布局和分组效果好,算法收敛速度快,可用于解决实际工程问题。     

一种基于证据理论的战时备件需求预测方法

为解决战时备件需求预测缺乏数据的问题,提出一种基于证据理论的战时备件需求预测方法。构建马尔可夫链模型,从备件需求历史数据中挖掘平时备件需求规律;进而设计一种基于战斗强度变化的战时备件需求马尔可夫链转移概率调整策略,用于模拟战时备件需求规律;最后结合专家经验,综合利用模糊理论和证据理论实现对战时备件需求的预测。仿真算例表明,该方法能够有效实现战时备件需求的预测。     

基于DA-RKELM算法的光伏发电功率预测方法

针对光伏发电功率具有的波动性和随机性等特点造成的电网安全问题,提出了一种基于蜻蜓算法优化的正则核极限学习机光伏发电功率预测方法。通过相关性分析确定影响光伏发电功率的关键影响因子,构建光伏发电功率预测模型;利用蜻蜓算法获取网络最优的权重和阈值,在标准极限学习基础上引入正则化函数和核函数以避免传统梯度下降法造成的过拟合问题,增强模型空间映射能力;仿真实验表明,与DA-ELM、PSO-ELM以及标准-DA-ELM模型相比,DA-RKELM预测模型能达到更高的预测精度,更贴近光伏发电的实际运行功率。     

基于树型空间的三维树木模型匹配

为解决三维树木模型的检索具有正确率低、检索效率低、描述不匹配等问题,提出一种基于树型空间的三维树木模型匹配方法。该方法通过构建三维树木模型数据集的树型空间,辅以主轴匹配,轮廓匹配,枝干匹配等方式,经过树型空间中欧氏距离和测地线度量差异值,逐步匹配到相应的三维树木模型,该方法分别在通用模型数据集和自我设计的模型数据集进行了匹配性实现,结果表明可以较大幅度提升树木模型匹配的准确率,利于三维树木模型的大规模检索和重用。     

电解铝负荷提供电力调频的信号缩减方法

针对电解铝负荷在响应电力调频信号时存在整流器抽头运动延时造成响应精度低的问题,提出了一种信号缩减方法——运动控制阈值法,结合整流器抽头动特性对调度参考调频信号进行缩减,缩减信号作为电解铝负荷控制的输入,能够有效提高电解铝负荷参与调频的响应绩效。设计了一种基于仿真的控制阈值优选方法,优选阈值参数用于电解铝调频容量决策,仿真验证了缩减方法将电解铝调频绩效提升到生产水平的有效性和阈值优选方法对电解铝负荷调频决策的适用性。     

基于效果作战的武器系统组合效费分析

武器系统效费分析多用于基于靶基研究中,同时没有考虑到武器系统之间的相互影响以及偏好不确定性情况。提出了一种基于效果作战的武器系统组合效费分析方法。基于效果作战的武器系统分配框架结构,运用贝叶斯网络建立目标与效果的联系,利用鲁棒投资组合模型对武器系统组合效费进行建模。针对鲁棒投资组合问题计算量大的问题,提出了一种基于切比雪夫范数和线性整数规划近似算法。仿真结果说明了所提出的方法的有效性。     

基于混合建模仿真的大型风电场降损控制

由于大型风电场变压设备多、集电线路长,在实际运行中集电系统损耗突出,对此提出一种利用风电机组作为分布式无功源,以优化风电场内潮流、降低集电系统总体损耗的无功/电压控制策略。同时,为提升风电场建模以及多场景降损优化仿真的效率,设计了一种基于对象模型组态与控制算法编程相结合的混合建模仿真方案,风电场模型采用模块组态建模,并由控制算法形成的引擎文件自主调用实施仿真优化。通过对某125 MW大型风电场进行降损控制的算例研究,验证了所提控制方案的有效性和混合仿真建模方法的高效性。     

偏置追尾事故车辆运动学参数仿真研究

为了深度研究追尾事故车辆的运动行为,在PC-Crash仿真环境下建立车辆追尾事故模型,考虑相对碰撞速度、偏置度和追尾车辆碰撞前减速度、车轮转角等变量,获得车辆的加速度、横摆角和横摆角速度等运动学参数。研究结果表明：偏置度为20%时,追尾车辆和被追尾车辆的横摆角最大,易诱发侧翻或碰撞固定物等二次事故;两车相对碰撞速度越大,追尾车辆和被追尾车辆的最大加速度越大而碰撞持续时间越短。研究结果可为驾驶人的行为决策、事故再现以及车辆的安全设计提供理论依据和数据支撑。     

贫信息背景下基于矩域灰点排序的灰FMECA模型

为解决贫信息背景下对系统进行故障模式、影响及危害性分析(failure mode, effects and criticality analysis, FMECA)受故障信息少、故障数据部分未知等问题限制, 同时为有限定量危害性矩阵分析方法的缺陷, 提出了适用于贫信息背景的灰FMECA模型。首先对危害性矩阵图进行规范化改进, 统一横纵坐标轴量纲, 提出危害度权重比概念以规范作图比例; 然后在危害度计算中引入区间灰数, 提出矩域灰点概念以表征故障模式难以确知的危害性; 最后依照不确定型决策思想给出矩域灰点的一般排序规则, 为贫信息背景的故障模式危害性排序提供解决方案。通过某航天飞机主发动机高压燃料涡轮泵进行案例研究, 验证了所提模型的有效性。     

基于证据GO法的复杂多态系统动态可靠性分析

为了准确把握复杂多态系统及其部件可靠性指标的演变规律,需要对其进行动态可靠性分析。针对复杂多态系统退化参数的认知不确定性问题,提出一种用于动态可靠性分析的证据GO算法,以GO法原理为分析基础,结合证据理论构建一种考虑认知不确定性的多态GO法操作符,完成对复杂多态系统的不确定量化,结合马尔可夫模型对复杂多态系统进行可靠性建模,从而有效地分析认知不确定性给系统可靠度的影响,并用算例验证方法的可行性。     

基于确信可靠度的可靠性评价方法

提出了一种基于确信可靠度的可靠性评价方法。确信可靠度是一种综合考虑了设计裕量、固有不确定性以及认知不确定性三方面因素对可靠性的影响的可靠性度量指标,适用于度量认知不确定性影响下产品的可靠性水平。首先,提出了基于产品故障模式及影响分析(failure mode and effects analysis, FMEA)工作应用效果的认知不确定因子确定方法;然后,给出了综合考虑设计裕量、固有不确定因子与认知不确定因子的确信可靠度评价方法;最后,以某电源电路为例,对所提出的方法进行了演示验证。结果显示,认知不确定性的存在会降低人们对产品可靠程度的预期。     

证据理论与贝叶斯网络相结合的可靠性分析方法

针对可靠性分析中存在的认知不确定性问题,将证据理论引入到贝叶斯网络。给出了存在认知不确定性时故障树向贝叶斯网络的转换方法,以及基于信任测度和似然测度求解顶事件发生概率的方法。研究了三种重要度的求解方法,同时提出了一个重要概念--认知重要度,给出了其实际意义和计算方法。最后,运用所提出方法对某导弹发动机进行了可靠性分析,结果表明,该方法增强了贝叶斯网络处理不确定性信息的能力,简单有效且可以得到更丰富的信息。     

基于故障风险标尺的复杂装备健康状态分类模型

针对复杂装备故障呈现出多重性、相关性及模糊性的特点,本文分析了装备健康状态演化规律,利用自适应模糊神经网络、故障模式、影响及危害性分析构建故障风险标尺,实现了对复杂装备故障风险程度的定量化描述及装备健康状态的分类。通过实验分析,本文提出的模型相比于传统的故障预测以及故障风险程度定量方法具有显著优势,实现了对装备从设计生产、部署使用以及退役报废全寿命周期的动态反馈,对提高复杂装备综合保障能力具有重要意义。     

基于模糊理论与D-S证据理论的FMEA方法

针对传统故障模式及影响分析(failure mode and effect analysis, FMEA)中主观性较强以及权重分配不够合理的问题,提出基于模糊理论与Dempster-Shafer (D-S)证据理论的FMEA方法。首先,参考软件FMEA方法,将故障被检测度引入到硬件FMEA方法中,并应用模糊理论建立模糊评定等级及对应模糊数。其次,提出基于D-S证据理论的专家赋权法合理分配权重。最后,基于风险优先数(risk priority number, RPN)得出各故障模式的风险排序。案例分析表明该方法可以根据评估偏差量来科学地分配权重,使得评估结果更合理、RPN值更准确、故障模式风险排序更客观。该方法能够满足实际需要,在工程实践中值得推广应用。     

基于置信规则库的并发故障诊断方法

针对具有不确定性的并发故障诊断问题,提出基于属性权重和权衡分析的置信规则库(belief rule base, BRB)诊断方法。以属性权重大小来表示属性与特定故障模式之间的相关性,设计能够反映故障模型约束的基于差分进化的优化算法,通过相邻故障模式置信度与预设阈值的权衡分析完成对并发故障诊断。该方法仅需构造单个置信规则库来有效处理各种不确定性信息,与已有研究方法相比极大地降低了建模复杂度。诊断结果不仅能得到故障的并发情况,还可分辨故障的主次关系,并且建模和推理过程开放,可解释性强。最后以船用柴油机的并发故障诊断作为实例,验证了所提方法能够有效的诊断出并发故障并且模型具有较好的稳定性。     

基于模糊证据推理的突发事件风险分析模型

突发事件发生、发展和演化过程中的风险属性来源复杂,且相关信息具有不确定、不完备的特点.为准确分析这一特点下的突发事件运行风险问题,引入模糊证据推理构建分析模型.首先根据突发事件的结构化描述框架和故障模式影响危害分析(FMECA)方法构建突发事件风险属性识别框架,获取信息作为风险分析证据并对其进行规范化处理;然后以模糊证据推理构建突发事件风险分析的模型,通过计算,给出事件风险程度的合理判断;最后选取CRH某型动车组行车安全事件进行实例分析.分析结果表明,在分析突发事件风险时,针对信息不确定、不完备特点构建的模糊证据推理模型具有可行性与有效性,同时该模型能够为突发事件风险分析和风险应对决策的制定提供辅助参考.     

基于故障树的复杂装备模糊贝叶斯网络推理故障诊断

复杂装备的小批量、个性化定制属性, 注定了其生命周期过程中存在着相对较多的不确定性, 故障隐患必不可免, 故障诊断尤为重要。因此,提出基于故障树的复杂装备模糊贝叶斯网络推理故障诊断模型。首先, 通过分析复杂装备的结构组成, 建立复杂装备的故障树模型。其次, 利用故障树转化法, 构建基于故障树的贝叶斯网络拓扑结构。然后, 针对复杂装备结构数据缺乏和专家打分的不确定性, 通过模糊集合论方法确定条件概率等参数。最后, 进行案例研究, 利用模糊贝叶斯网络推理中的因果推理和诊断推理, 诊断出案例中的故障(潜在故障)节点, 证明了所提方法的有效性。研究成果不仅解决了贝叶斯网络中利用搜索函数构建最优网络不符合实际的问题, 也通过模糊集合论解决了复杂装备数据缺乏和专家打分不确定性的不足。所提模型不仅适应于过程诊断中故障的确定, 同时也适用于事前诊断中潜在风险的识别, 而且对于故障(或潜在故障)节点的改善效果还能起到检测评估的作用。     

无人机系统健康状态评估方法研究

提出了一种新的无人机系统健康状态评估方法,对某型无人机部分分系统发生故障及采取修复措施后的健康状态分别进行了评估。当关键分系统出现灾难性故障时,引入惩罚函数机制,对无人机的健康指数进行了修正;对传统以概率为主的故障模式、影响及危害分析进行了改进,提出了以故障发生后的严酷度级别进行危害分析的新方法,并应用于分系统健康状态的评估;考虑到专家判断的模糊性,把三角模糊数和层次分析法相结合,用于计算分系统的权值,并在计算过程中提出了首先把三角模糊正互反判断矩阵转换为三角模糊正互补判断矩阵的思路,便于理解与计算。仿真结果表明,本文提出的评价方法可操作性强,便于工程实现,能够直观地给出无人机的健康指数值。