基于指标函数的舰载机机队回收调度优化研究

由于复飞逃逸、飞行故障等因素随机发生, 传统静态调度方法难以有效解决动态随机调度问题。对此，提出一种基于飞机优先序指标函数的蒙特卡罗模拟-差分进化搜索的实时调度算法。在离线模拟回收环境下，由算法完成基于随机模型的指标函数系数优化，后由该指标函数实现对机队优先序的实时评估排序，进而完成回收在线动态调度。仿真结果表明所提算法能有效解决回收调度问题。在相同机队初始输入下, 目标值呈现较好统计特性, 其期望值能够快速收敛到一定范围, 且无复飞情况下着舰时间窗目标呈显著正态性; 不同回收机队输入对指标系数最优值的散布较小, 表明指标函数评估优先序具有较好的通用性和有效性; 模拟回收调度发现, 着舰成功率的提高将显著降低机队复飞次数, 提高回收效率。     

舰载机出动离场调度优化算法

出动离场调度是舰载机起降作业中关键一环, 可抽象为NP(non-deterministic pdynoial)难问题的混合车间调度问题。首先，在传统数学规划模型基础上, 引入逻辑约束及间隔变量, 建立了约束规划模型。然后，通过调度分解技术构建多机调度转化为单机调度的启发式规则, 并提出了单机约束引导启发式搜索与约束规划二分法迭代算法, 给出了问题的求解流程。算例仿真表明, 约束规划可有效解决不同规模下的离场调度, 并快速收敛到阈值内; 在中小规模出动时, 所提算法效率比传统智能方法提升约2个数量级, 具有较强实时规划能力, 但随着实验规模增大算法收敛时间呈线性变化趋势, 而在本文研究范围内仍优于传统智能算法, 具有良好实用价值。最后，用起飞位数量对出动效率进行灵敏度分析, 发现C2起飞位对出动效能贡献最大。     

舰载弹射起飞多体动力学仿真张量模型

舰载机弹射起飞过程复杂,目前完整考虑舰船、舰载飞机和大气运动及其相互作用的仿真模型尚未见到.将舰船、飞机、起落架等视作具有独立质量的多运动实体,基于张量理论建立了弹射起飞过程的全量多体动力学仿真模型.通过张量模型在不同坐标系的投影方程,分析、描述了多运动体之间的耦联关系.并考虑舰船运动、诱导风场等对舰载机的作用,通过某舰载机弹射起飞的仿真结果曲线,描述了舰载飞机弹射起飞过程的特殊动力学行为.     

舰载机出动回收网络鲁棒性分析

为研究航母舰载机出动回收网络的鲁棒性,建立了舰载机出动回收网络模型.在分析随机故障和敌方攻击2种破坏形式下网络鲁棒性的基础上,针对航母实际特点,提出甲板板块理论,并对航母飞行甲板的功能和效率鲁棒性进行了综合研究.分析了舰岛和升降机数量对舰载机出动回收网络鲁棒性的影响.结果表明：舰载机出动回收网络对随机故障具有较好的鲁棒性,对敌方攻击的鲁棒性较差;舰岛对出动回收网络的功能鲁棒性作用很大,升降机和斜角甲板前段对效率鲁棒性有重要作用;双舰岛对功能鲁棒性改善明显,升降机数量超过3台对效率鲁棒性的改善有限.     

基于HTLBO算法的舰载机机群机库维修任务调度

舰载机机库维修能力是制约舰载机机群可用度乃至出动、作战能力的关键要素, 为提升舰载机机库维修效率并减轻传统人工制定维修计划的负担, 研究了舰载机机群机库维修任务调度方法。首先, 系统分析了舰载机机群机库维修任务调度的作业流程模式, 基于维修资源约束, 面向实际维修任务需求, 提出了将舰载机机群波次可用度指标和机库维修人员负载均衡性指标作为分层优化目标, 建立了舰载机机群机库维修任务调度模型。其次, 将模型抽象为多技能资源受限项目调度问题, 提出了基于资源约束推进的串行调度机制, 并设计了混合教与学优化算法。最后, 通过设计仿真案例和算法对比, 验证了模型和算法的可行性与有效性, 所提出的混合教与学算法具备更好的收敛速度和优化性能, 有一定的工程借鉴意义。     

基于自适应动态逆的着舰控制器设计

针对舰载无人机着舰过程中存在参数不确定、舰尾流干扰等问题, 设计了一种基于自适应动态逆的着舰控制律。通过动态逆消除了非线性以及多变量耦合, 在此基础上加入自适应律, 分别设计了俯仰姿态控制器和速度控制器, 并应用Lyapunov稳定性原理修正了自适应律并用来处理动力受限时的速度控制问题, 保证动力补偿系统的稳定性。仿真验证结果表明,该控制方法具有较好的动态性能与鲁棒性, 能够在复杂环境下以较高精度跟踪期望值, 符合无人机着舰指标要求。     

舰载机保障作业调度问题研究进展

作为近年来新出现的调度应用领域,舰载机保障作业调度问题正得到优化调度,控制理论和运筹学等学术界和工业界越来越多的关注.本文综述了舰载机保障作业调度问题研究进展.首先介绍了舰载机保障作业调度问题的混合整数规划模型;接着以美国为主综述了国外舰载机保障作业调度问题研究进展;然后从系统仿真,系统设计,系统优化和路径规划等方面综述了国内与舰载机保障作业调度问题相关的研究工作;最后提出了未来发展趋势和有待于进一步研究的若干方向和内容,旨在推进国内舰载机保障作业调度问题的理论研究和工程应用.     

舰载机进舰着舰过程仿真建模

简述舰载机进舰着舰过程,建立以航母—舰载机—起落架组成的多体动力学系统为核心的进舰着舰系统仿真模型,并综合能够反映驾驶员和LSO的行为特征的指令模型,同时考虑风场扰动,海浪等外界影响因素。该模型不仅适于航母-舰载机适配性问题,还可研究进舰着舰任务中LSO对驾驶员行为的影响。最后通过仿真示例验证该模型的合理性和可行性。     

基于任务的舰载机可修复备件多级库存模型

针对舰载机可修复备件配置问题,提出了基于使命任务的备件多级配置优化模型。首先,对舰载机的任务进行了概要分析;其次,以任务需求为牵引,将作战任务转换为舰载机使用任务,进而转换为装备系统的综合保障要求、保障系统级要求和保障资源要求,确定备件配置要求;然后,以备件配置要求为约束,基于Vari-Metric多等级、多层级库存优化理论和边际优化方法,给出了舰载机备件配置优化模型;最后,结合舰载机保障实际,进行了应用实例分析。     

甲板上舰载机牵引系统的行驶特性分析

对甲板上飞机有杆牵引系统的行驶特性进行仿真分析.考虑舰船横摇、纵摇和垂荡3个自由度的耦合运动对牵引系统产生的惯性力,建立三自由度时变、非线性牵引车-飞机系统动力学模型.借助Matlab/Simulink以及多体系统动力学软件,研究甲板上牵引系统的行驶特性机理,给出牵引系统在不同海况、负载状况、行驶速度等条件下的表现特征.理论分析和仿真结果表明:海况以及负载是影响舰载机牵引系统行驶特性的主要因素.当系统以不同速度行驶时能够很快地达到稳定状态,即使在侧风扰动后,仍表现出良好的操纵稳定性.