两阶段串联可修系统的统计过程控制与视情维修整合研究

针对两阶段串联可修系统,考虑随机偏移的情况,研究统计过程控制（SPC）与视情维修整合的问题. 首先,应用均值-残差联合控制图监控系统的质量状态,根据质量状态采取相应的维修策略,在此基础上,分析SPC与视情维修策略整合的可能场景,并根据全概率公式给出了每个场景发生的概率;其次,考虑人力成本、生产率以及停时损失,根据更新理论构建了SPC与视情维修整合的数学模型;然后,针对具体实例,将构建的模型与单独的维修策略模型和采用经验法则选取控制图的设计参数模型进行了比较分析,结果表明构建的模型在节约成本方面有着明显的优势;最后,运用部分析因设计对过程参数、时间参数和成本参数进行了敏感性分析.     

装备视情维修与备件库存联合优化决策

研究周期检测条件下装备视情维修与备件库存的联合优化问题。针对相同多部件系统,根据系统的退化状态和备件库存状态确定维修需求,建立了以系统检测周期、预防维修阈值和备件安全库存阈值为决策变量,以平均费用率最低为目标的联合维修决策模型。在模型求解过程中,利用退化状态空间划分法分析各决策点的维修需求,在系统的联合概率密度求解的基础上,确定维修组合概率和备件库存状态概率。最后,通过末制导雷达某部件系统的实例计算,验证了优化方法的有效性,另外还通过灵敏度分析,探讨了相关参数对模型的影响。     

基于状态空间分割的两部件系统机会维修优化

针对"硬失效"故障的两部件串联系统,制定了周期性视情预防更换、机会更换和故障更换相结合的维修策略,提出了劣化状态空间分割方法以分析机会维修模型中系统的各种维修组合的维修概率,并给出了系统稳态联合概率密度的数值近似求解方法.应用该方法建立了基于半更新过程理论的系统长期平均费用率模型,求解最优维修策略对应的检测周期、机会和预防维修阈值.数值实验表明了劣化状态空间分割法和费用率模型的正确性和有效性,分析了优化结果对各种费用参数的灵敏程度.     

考虑随机冲击影响的多部件系统视情维修与备件库存联合优化

视情维修与备件库存联合优化是确保装备内关键部件安全运行, 降低维修保障成本的有效方法。针对现有模型忽略复杂环境中随机冲击影响的问题, 提出一种考虑随机冲击影响的多部件系统视情维修与备件库存联合优化模型。首先, 建立随机冲击影响下的退化模型及可靠度函数模型, 在首达时间的意义下利用阈值转换思想推导出剩余寿命概率分布, 采用极大似然法估计退化模型参数; 然后, 制定视情维修与备件库存联合策略, 以平均费用率最低为目标建立联合优化模型, 利用粒子群优化算法和蒙特卡罗仿真进行求解; 最后, 通过实例分析和敏感性分析验证了所提模型的有效性和应用价值。     

基于PH分布近似的系统维修优化模型研究

针对故障信息监测下的多状态劣化系统,建立了一类基于PH分布近似的视情维修优化模型,解决了同一模型中检测与预防性维修策略综合优化的问题.考虑到一般分布假设带来的建模与计算困难,提出了一类位相型(PH)分布近似方法,借助于PH分布良好的计算特性简化求解过程.由于该方法扩展了原有决策模型的状态空间,为了获得适用于原有模型假设条件的检测与维修优化策略,提出了一种改进的值迭代算法.运用该算法,可以确定系统最佳的预防性维修控制限和检测策略,保证其长期运行条件下的平均费用率最低.最后,通过具体算例验证了模型与迭代算法的可行性.     

基于可用度改进方法的多状态串并联可修系统优化设计

基于不同的系统可用度改进方法,研究了多状态串并联可修系统的优化设计问题.在系统部件具有常数失效率和修复率的假定下,分别利用减小因子法、增加因子法、热备冗余法、温备冗余法和冷备冗余法改进系统可用度,提出了混合法改进系统可用度的优化设计模型.在一定可用度水平及体积和重量约束下,以改进系统可用度所需成本最小为优化目标,给出了系统可用度改进方法的优化设计方案.基于遗传算法处理离散设计变量的灵活性和其较强的搜索功能,利用遗传算法求解所建立的优化设计模型.     

基于延迟几何过程的可修劣化系统最优更换策略

研究了可修劣化系统的更换策略,对劣化系统建模常用的几何过程加以改进,提出了延迟几何过程的概念,认为系统维修后以概率p恢复至前一修复状态,而以概率q发生劣化。选择系统的故障次数N为更换策略,利用延迟几何过程建立了系统长期运行的平均费用率模型,并给出了系统最优更换策略的解析表达。最后给出了数值算例并将结果和基于传统几何过程的更换策略进行了比较,验证了该方法的合理性。     

空间可修系统的维修性分析、评价与验证技术

随着当前在轨服务技术的快速发展,航天器在轨维修成为了可能。因此,本文系统地定义了空间可修系统(space maintainable system, SMS)的概念,通过梳理维修性分析、评价与验证方法的发展现状,结合SMS系统复杂、在轨维修数据量少等特点,探索性地提出了针对SMS的维修性分析、评价与验证技术。首先利用大量的航天器故障数据,采用基于维修障碍分析法的维修性分析手段。其次,构建了定性评价和基于神经网络的定量评价方案对维修性设计进行评判。最后,考虑SMS真实环境验证样本低等约束,提出了基于贝叶斯理论的小子样维修性验证方法,可以有效地降低试验样本量。     

租赁设备的状态维修决策建模与优化

随着物联网技术飞速发展,租赁设备大多安装有传感系统,可以及时地对设备关键部件和整体运行状态进行检测,进而可基于设备的健康状态为其安排更为合理的维修方案,在降低租赁商维修费用的同时,尽量少地干预客户的正常施工,并且保证租赁设备在客户施工场所的可靠运行.本文研究了基于状态检测的租赁设备的最优维修问题,研究中引入了顺序状态检测,定义了基于状态的控制限维修策略,并建立了以维修开销最小为目标的解析模型,以决策系统最优的检测间隔和预防维修阈值.除检测、维修等基本费用外,模型中还进一步考虑了租赁系统的故障罚金和故障后维修超时罚金.在模型的求解中,推导了维修干预下设备任意时刻的检测概率和状态概率分布,作为模型构建和求解的依据.数值实验结果验证并表明了面向租赁设备的基于状态的维修策略的有效性.     

分布式MIMO系统中基于矩阵分割的检测算法

针对分布式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中由于收发天线在地域上的离散分布所引起的异步接收问题,提出了一种基于矩阵分割的串行检测算法。该算法先从等效信道矩阵中划分出较小的矩阵,然后在此矩阵内进行检测。检测出的结果,部分用于干扰消除,部分用于和之后的检测结果合并。最后,从干扰消除后的信道矩阵中再划分矩阵,重复检测步骤,直至所有信号被检测出。在瑞利衰落信道下的计算机仿真表明,该算法与已有的分布式天线下的排序干扰对消(distributed antenna ordering successive interference cancellation, DA-OSIC)检测算法相比,可支持信号的连续发送,且随着发送序列的增长,算法性能逐步逼近DA-OSIC算法,并具有较低的计算复杂度。     

多属性决策中基于离差最大化的组合赋权方法

依据多属性决策中属性权重的确定方法有多种,每种赋权方法有其各自的特点,为了综合利用各种赋权法的优势,基于离差最大化的基本原理,提出了一种组合赋权方法。该方法通过一个最优规划模型来确定组合权重。研究了模型的求解,给出权重的计算公式,探讨组合赋权方法的检验,确保组合权重能反映主观信息和客观信息,并总结该方法的计算步骤。最后进行实例分析,结果表明该组合赋权方法是有效性的。     

New coordination scheme for multi-robot systems based on state space models

A new coordination scheme for multi-robot systems is proposed.A state space model of the multi robot system is defined and constructed in which the system's initial and goal states are included along with the task definition and the system's internal and external constraints.Task accomplishment is considered a transition of the system state in its state space(SS)under the system's constraints.Therefore,if there exists a connectable path within reachable area of the SS from the initial state to the goal state,the task is realizable.The optimal strategy for the task realization under constraints is investigated and reached by searching for the optimal state transition trajectory of the robot system in the SS.Moreover,if there is no connectable path,which means the task cannot be performed successfully,the task could be transformed to be realizable by making the initial state and the goal state connectable and finding a path connecting them in the system's SS.This might be done via adjusting the system's configuration and/or task constraints.Experiments of multi-robot formation control with obstacles in the environment are conducted and simulation results show the validity of the proposed method.