基于EMD-SVD与马田系统的复杂系统健康状态评估

特征提取和健康状态的辨识是复杂系统健康状态评估中的关键问题。提出一种新的健康状态评估方法，该方法分为3个步骤:首先,采用经验模态分解(empirical model decomposition, EMD)和奇异值分解(singular value decomposition, SVD)来提取振动信号的特征变量。然后,运用马田系统(Mahalanobis Taguchi system, MTS)构造马氏空间,并对其进行优化,从而降低特征变量的维度。最后,提出了一种健康度(health index, HI)的概念,并且用来对复杂系统健康问题进行评估。该方法成功地应用在轴承的健康状态评估中。     

基于粗糙集和证据理论的设备状态评估方法

为准确判定复杂设备健康状态，提出一种基于粗糙集理论和证据理论的健康状态评估方法。鉴于粗糙集只能处理离散指标，首先提出一种基于动态模糊C-均值聚类算法的连续型评估指标的离散化方法；再通过基于互信息的属性约简算法对复杂设备健康状态评估指标进行约简；然后对约简的评估决策表进行处理，构建基本信度分配函数；最后利用D-S合成规则进行多指标合成得到健康状态，进一步挖掘评估指标与健康状态间的关系。实例研究及对比分析表明该方法能有效提高决策可信度，减少评估的不确定性。     

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。     

基于生物免疫机制的复杂系统健康监测与评估

生物免疫机制的模拟与实现对复杂系统的健康状态监控有重要的现实意义。分析了免疫的机制和特点，构建了基于多Agent的分布式免疫机制模拟结构模型，并给出了免疫Agent的逻辑结构模型，模拟生物免疫机制对故障进行监测、诊断和学习。在此基础上以一实际的柔性制造系统为背景进行了应用研究，给出了故障识别及其影响评估方法，可作为系统协调控制的依据，仿真试验表明该方法是有效可行的。     

基于模糊变权原理的卫星健康评估方法

针对航天器健康管理领域中在轨卫星的健康评估问题,提出了基于模糊变权原理的健康状态评估方法,用健康度定量表示健康状态,并以卫星姿态控制系统为例进行了分析。在部件级水平上,采用了基于模糊无量纲化函数和稳定更新过程的健康度计算方法。从部件级到系统级,利用改进的层次分析法(analytic hierarchy process, AHP),结合变权综合原理,建立了姿态控制系统的健康状态层次分析模型,并给出评估计算过程。最后,通过故障仿真的手段进行验证,结果表明该套分析与评估方法对卫星健康管理具有实用价值。     

基于EDA的开关电源健康状态评估方法研究

目前开关电源的预测与健康管理研究多基于某特定应力下的监测数据,其应力剖面固定,难以推广应用到应力随机组合的实际场合中。通过对所建立的高精度仿真模型中注入定量退化的方式,基于EDA技术开展了开关电源整体健康状态评估方法的研究。采用试验设计的方法,构建电源退化特征标准数据库,并采用最小二乘拟合方法,确定应力因素与系统输出的函数关系。进而可评估得到任意应力组合作用下电源的实际健康状态。某反激开关电源的实际健康状态评估结果表明了所提出的方法有效可用。     

基于可接受性标准的复杂产品仿真系统在线评估框架

针对当前复杂仿真系统评估的滞后性问题,提出了基于可接受性标准(Acceptability Criteria,AC)的仿真在线评估方法。通过定性和定量AC到指标的映射模型来建立评估指标体系;引入指标集和评估函数,提出了仿真评估流程有限自动机七元组模型,给出仿真流程到评估自动机的映射关系和基于数据驱动的状态转移机制,实现评估过程自动化执行过程;基于上述成果设计了在线评估工具,通过案例验证了在线评估方法的有效性,表明该方法能够有效解决仿真系统评估滞后性问题。     

基于模糊层次分析法的设备状态系统量化评价新方法

设备因结构形式多样、耦合复杂、功能多元化、运行参数多等因素难以进行系统状态评价,论文在分析了设备系统功能层次结构特点基础上,运用模糊综合评价和层次分析法,提出了一种系统量化评价设备状态的方法.考虑到设备运行过程中各参数的影响,研究了设备状态及其评价层次模型,采用健康值来综合测度设备运行状态;运用层次分析法结合专家经验,研究了评价层级结构权重;采用模糊综合评价理论研究了正负指标的隶属函数构建方法,探讨了系统评价矩阵和模糊变换算子,并建立了基于模糊层次分析法的设备状态系统评价模型,计算出各子系统的健康值,以量化评价设备系统状态,从而全面掌握其系统状态.运用该方法在水泥行业中的回转窑设备进行评价分析,验证了其有效性.     

基于可重构度的在轨卫星多级健康评估方法

目前在轨卫星健康评估主要采用加权方法,其主要问题是对卫星系统高冗余、可重构特性体现不足,且评估模型权重参数的确定过于依赖专家经验。针对以上问题,提出了基于可重构度的在轨卫星健康状态评估方法,以可重构度指标刻画卫星的高冗余、可重构和非线性等结构特性对系统健康状态的影响。在部件级水平上,采用非参数回归方法综合多元参数评估健康状态。从部件级到系统级,通过建立基于可重构度的系统结构树模型进行加权综合,实现卫星多级系统的健康状态评估。通过某卫星姿态控制系统的高保真仿真案例分析进行验证,结果表明所提方法对卫星的健康管理具有实用价值。     

基于改进PCA的导弹装备健康表征参数提取方法

针对导弹装备健康状态信息复杂且相互交融、健康表征参数难以提取的问题, 提出一种基于改进主成分分析(principal component analysis, PCA)的装备健康状态低维敏感表征参数的确定方法。该方法先开展装备扩展故障模式及影响分析, 构建初始高维特征参数集, 再利用改进PCA对参数集进行降维处理, 在最大化高维表征参数全局特征方差的目标下, 提取出非线性表征参数子集。将该方法应用到导弹舵机健康评估实验中, 使用故障注入模拟设备进行验证。结果表明, 采用所提方法提取的健康表征参数对舵机健康状态识别准确率高, 说明所提方法在提取导弹装备健康表征参数中具有明显的优越性。     

民用飞机高度控制系统MBSE建模方法

针对传统基于文本的系统工程方法中存在设计文档变更难度大、工程模型可读性差、模型复用性不强等问题,提出了基于美国国防部体系架构(department of defense architecture framework,DoDAF)的基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBS...     

面向不确定多任务场景的海上联合作战装备体系贡献率评估方法

针对海上联合作战装备型种多样、体系构成复杂、能力生成涉及因素多等特点, 提出了一种面向不确定任务场景的装备体系贡献率评估方法。首先, 分析了海上联合作战装备体系结构、不确定型多任务场景组成和装备体系效能评估指标构成; 然后, 基于直觉模糊综合评估提出了面向不确定多任务场景的装备体系贡献率评估方法; 最后, 通过一个实例对体系贡献率评估方法的计算过程进行分析, 说明了本文所提方法针对海上联合作战装备体系贡献率评估的有效性。     

基于功能依赖的网络信息体系建模及重心分析

功能依赖是大型复杂系统性能或体系能力生成的重要影响因素之一, 各类要素实体间功能依赖关系的表示、识别和度量是复杂体系研究的重要问题。通过对网络信息体系(networked information system of systems, NISoS)中要素系统间交互行为的依赖性分析, 基于功能依赖网络(function dependency network, FDN)构建了NISoS依赖网络模型(dependency network model of NISoS, DNMN)。综合考虑NISoS作战属性与任务完成效果, 提出了体系节点重要性的度量指标, 在此基础上给出了一种体系重心度量方法。最后, 通过某海上方向联合作战NISoS实例计算, 演示验证了提出的体系模型和重心度量方法的有效性。     

复杂系统决策的综合评价方法研究

在分析复杂系统决策问题特点的基础上,运用多目标决策分析原理,综合应用消去与选择转换法、逼近于理想解的排序方法和线性分配法,并在排序方案的基础上增加了一个最优方案和最劣方案,同时应用较为成熟的AHP主观赋权法作为指标权重分配计算方法,提出了一种复杂系统综合评价方法,建立了评价模型,编制了应用软件,并将其应用到实际复杂系统综合评价问题中,给出了相应的方法和步骤。     

Optimization of dynamic sequential test strategy for equipment health management

Testing is the premise and foundation of realizing equipment health management (EHM). To address the problem that the static periodic test strategy may cause deficient test or excessive test, a dynamic sequential test strategy (DSTS) for EHM is presented. Considering the situation that equipment health state is not completely observable in reality, a DSTS optimization method based on partially observable semi-Markov decision process (POSMDP) is proposed. Firstly, an equipment health state degradation model is constructed by Markov process, and the control limit maintenance policy is also introduced. Secondly, POSMDP is formulated in great detail. And then, POSMDP is converted to completely observable belief semi-Markov decision process (BSMDP) through belief state. The optimal equation and the corresponding optimal DSTS, which minimize the long-run expected average cost per unit time, are obtained with BSMDP. The results of application in complex equipment show that the proposed DSTS is feasible and effective.     

基于人在回路的地面无人平台仿真系统设计

地面无人平台(unmanned ground vehicle,UGV)已成为各国军事装备自动化和智能化的发展方向,针对UGV仿真系统存在人类智能融合度低、功能不完善和不便于进行算法测试等问题,通过引入人在回路的输入模型,设计了一种具有更强智能性的UGV仿真系统.该仿真系统以机器人操作系统(robot operating...     

网络信息体系双层异质相依网络模型鲁棒性

网络信息体系(networked information system of system, NISoS)是构建新体制下联合作战武器装备体系的基础支撑。针对NISoS结构模型单一和鲁棒性评估指标粗糙等问题, 首先基于复杂相依网络理论分析了体系结构特征和级联衰退过程, 构建了体系双层异质相依网络模型(two-layer heterogeneous interdependent network model, THINM); 其次借鉴现代循环作战理论提出基于信息驱动链网融合(C-SDI link number and network scale, C-SDILNNS)指标的网络信息体系鲁棒性评估方法; 最后对比分析了不同失效策略和评估指标下的网络信息体系鲁棒性能。仿真结果表明, THINM能够较好反映网络信息体系结构特征, 通过C-SDILNNS指标可以精细刻画多种攻击方式和攻击强度下的体系鲁棒性。     

面向复杂系统需求分析的DSL构建

在航空航天领域, 系统的复杂度快速增长, 这对基于模型的系统工程的开展带来巨大的挑战, 尤以复杂系统的需求分析为甚。需求分析过程缺乏针对性的支持模型的工具。针对基于模型的系统工程中的这一问题, 根据领域建模的思想, 引入领域特定语言(domain specific language, DSL)的概念, 提出一种构建DSL进行需求分析的方法, 并针对基于模型的系统工程(model based system engineering, MBSE)中需求分析的需要构建相应的DSL。首先, 从基于模型的系统工程方法论角度, 对工程应用中的需求捕获与分解进行了分析; 接着, 通过扩展后的GOPPRR(graph object property port role relationship)元元模型依据需要, 构建了DSL的具体语法与语义; 最后, 以具体的系统为例与系统建模语言分析方法做出了对比。结果表明, 所构建的DSL在进行复杂系统的需求分析与建模时, 与实际需要契合, 在各个环节都具有针对性强、形式化的优点, 有利于保证需求分析与建模工作的正确性。