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.     

舰载机多机一体化机务保障调度方法

为了有效提升舰载机多机机务保障的效率和保障人员的利用率,根据单机机务保障流程约束特性,建立了基于多计划评审技术网络的多目标多机一体化机务保障调度模型。针对问题的求解,提出了一种自适应混合差分进化算法。首先根据调度的网络化排队过程,设计了基于事件调度策略的解码方法。其次为了协调算法“探索”与“开发”的能力,引入了自适应的变异操作和交叉、变异参数控制。再次,针对工序块的平行组合排列特征,提出了4种邻域结构,进而在算法框架中嵌入了一种自适应多邻域局部搜索策略。最后通过仿真实验验证了模型和算法的可行性和有效性。     

不确定条件下舰载机动态调度仿真与优化方法

针对舰载机调度中的不确定性及动态特征,给出了基于多主体技术的舰载机动态调度仿真与优化方法。定义了不确定条件舰载机动态调度的概念模型。基于多主体技术描述了概念模型中变量与目标、约束之间的隐函数关系。为降低不确定因素中能够引发重调度的各类系统扰动（故障或新任务到达）的影响,给出了主体之间的交互协商机制。在此基础上,给出了基于合同网与遗传算法的混合优化算法以提高模型的求解能力。最后以舰载机的典型任务模式为例,测试了混合优化算法的能力,并利用敏感性分析方法对故障扰动的影响进行了描述,验证了仿真模型与优化算法的可行性。     

不确定环境下舰载机保障预反应式动态调度优化

针对舰载机机务勤务保障过程中的不确定性和动态特性,研究舰载机保障预反应式动态调度优化问题。在预调度阶段设计双种群遗传算法,融合左右种群双向对齐迭代技术提高解的全局最优性,结合设定的保障期限求得带有工期保护缓冲的鲁棒性预调度方案。在反应性调度阶段,建立以最小化保障完工时间和最小化调度调整损失成本为目标函数的反应性调度模型,设计针对单一个体的自适应分层双目标变邻域优化算法,对预调度方案进行局部调整,优化反应性调度的效率和稳定性。提出5种不同反应性调度调整策略,对多种扰动类型下的不同保障机组的预调度方案进行局部调整和分析。为不确定环境下舰载机基准预调度计划的制定和反应性调度方案的调整提供了决策支持。     

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HLA的坦克装备综合保障建模与仿真

为了解决装备综合保障系统仿真效率低、模型可重用性和可扩展性差,以及分布式协同建模环境不完善的问题,提出了基于HLA的装备综合保障建模与仿真系统框架以及建模流程,建立了某坦克师的装备保障模型并仿真,获取了保障系统的主要性能参数,模拟了装备的综合保障.既提高了装备综合保障仿真系统的建模效率以及仿真能力,又增强了模型的可重用性和互操作性.     

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。     

考虑保障装备可用度的舰载机作业调度优化

为了在保证较高水平的保障可用度前提下提高舰载机出动效率,提出一种支持可用度约束的统计优化模型及其对应的启发式求解算法.能够同时生成舰载机的保障作业调度方案和保障装备计划性维护的时间安排,并通过基于仿真的优化方式,在启发算法的适应度评价中增加对视情维修和事后维修的仿真,提高了舰载机作业调度方案的鲁棒性.仿真结果表明,所提...     

基于多主体系统的课堂问题行为的建模研究

提出一个基于Agent的,自底向上的建模方法,目的是要理解课堂问题行为的动态性.课堂内学生的问题行为将导致纪律的不同转变,而课堂纪律转变有其重要的复杂性特性.这是一个很难采用传统仿真建模方法解决的问题.通过Agents建模,开发了针对课堂问题行为的仿真工具,试图调查多代理系统提供的灵活性.该建模具有观察代理之间所做的交互的优点.本文调查了工具的性能并提出了所得到的结果.     

基于颜色Petri网的多agent动态调度建模与分析

多agent系统是一个典型的分布式系统,其任务调度策略的性能对于整个系统的性能有重要的影响。调度策略研究领域中一个重要问题是如何动态可视化地呈现调度过程。颜色Petri网结合了Petri网和高级程序语言的优点,拥有严格的数学理论基础,能够对分布式系统进行图形化的模拟。提出了一种基于层次颜色Petri网的多agent调度过程建模方法,该方法对多agent任务处理的全过程进行了建模,模型中通过不同角色的agent对任务进行动态分解和调度,利用Petri网仿真工具,能够在调度过程中考察所提出的调度策略与已有调度策略相比所具有的优点,而且通过对调度简化模型的状态空间进行分析,证明了调度策略的正确性和合理性。目前这种基于Petri网的形式化的可视仿真方法和模型评价方法是其它验证方法难以实现的。     

作战飞机维修性指标确定方法研究

作战飞机的维修性决定了作战飞机保持和恢复到完好状态的能力,在飞机研制阶段提出合理的维修性指标对于飞机的作战使用具有重要意义。根据业务流程重组和并行工程理论,以及现有维修保障流程重组优化的研究,本文提出一种基于维修保障流程的维修性指标确定方法,以缩短飞行前准备时间和再次出动准备时间,提高飞机再次出动能力。     

航母作战部署中的舰载机出动规划模型

为完成航母作战部署过程中的舰载机出动架次优化,采用规划模型来平衡部署中的母舰航行需求和舰载机出动需求。首先,改进原有的非线性规划模型,将目标改进为最大且均衡使用航空兵力;其次,提出一种新的转向方式,即剩余航程等分点转向方式;最后,开发一个利用遗传算法求解规划模型的图形化界面计算工具,利用该工具计算对比了2种目标函数和3种转向方式对于舰载机出动架次决策的影响。计算结果表明,模型和工具可行,剩余航程等分点转向方式总是优于原有的转向方式。     

基于Faster R-CNN的航母舰面多尺度目标检测算法

针对航母舰面复杂的多尺度目标检测环境,且现有算法对牵引车、人员等小目标检测性能不佳的问题,提出一种改进快速区域卷积神经网络(faster region convolutional neural netuorks,Faster R-CNN)的舰面多尺度目标检测算法.基于多尺度特征层提取了不同尺度的区域建议网络,提高了算法...     

集装箱码头装卸系统集成调度的建模与优化

为提高集装箱码头作业效率,在码头集装箱卡车作业能力充足的条件下,对集装箱码头作业装卸系统集成调度问题进行了研究.针对集装箱码头装卸作业的特点,提出了装卸作业的预定义顺序约束、作业次序依赖的设备调整时间及岸桥碰撞干涉约束等,并在此基础上建立了整数规划模型.针对这一模型设计了两阶段启发式算法对问题进行求解.通过在数值实验中将结果与低界相比较,证明该算法效果良好.特别对于规模较大的问题,算法也可以进行有效的求解.     

动态系统故障的混杂传播特征及建模方法

动态系统的故障传播过程是由离散事件、连续特性及其相互作用共同驱动的,具有显著的混杂特征,为故障规律认知与建模带来了较大的难度。现有研究将故障视为离散随机事件,分析由单元随机故障发生到系统失效的离散故障过程,却忽略了连续特性对故障传播的影响,本质上是对故障混杂传播的工程简化处理,不能真实地描述动态系统的故障规律。首先在分析动态系统故障规律的基础上,给出了离散与连续双维度下的动态系统故障混杂传播的定义,分析了其混杂影响要素以及混杂传播特征;其次,为了完整准确描述混杂特征,借鉴混杂理论在描述离散事件与连续参数相互作用方面的优势,提出了基于随机混杂自动机(stochastic hybrid automata,SHA)的故障混杂传播建模方法;最后通过对某温度控制系统的故障混杂传播过程进行建模和仿真,验证了动态系统故障传播过程中的混杂特征,以及建模方法的可行性。     

Multi-parameters uncertainty analysis of logistic support process based on GERT

The uncertainty analysis is an effective sensitivity analysis method for system model analysis and optimization. However,the existing single-factor uncertainty analysis methods are not well used in the logistic support systems with multiple decision-making factors. The multiple transfer parameters graphical evaluation and review technique（MTP-GERT） is used to model the logistic support process in consideration of two important factors, support activity time and support activity resources, which are two primary causes for the logistic support process uncertainty. On this basis,a global sensitivity analysis（GSA） method based on covariance is designed to analyze the logistic support process uncertainty. The aircraft support process is selected as a case application which illustrates the validity of the proposed method to analyze the support process uncertainty, and some feasible recommendations are proposed for aircraft support decision making on carrier.     

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...     

装备保障对象系统任务持续性模型研究

任务持续性是装备保障对象系统在规定的任务时间内和规定的保障条件下能够连续执行训练和作战任务的能力,评估保障对象系统的任务持续性对于评估装备保障系统的保障能力具有重要意义。选取任务可靠度作为装备保障对象系统的任务持续性评估参数,研究了装备保障对象分别为装备、基本作战单元和作战单元时任务可靠度的建模方法,建立了考虑维修保障和备件补充的不同层次装备保障对象系统的任务可靠度模型。算例分析表明了该模型的实用性和有效性。     

基于MBSE的民机系统功能建模方法

针对传统系统工程存在的迭代周期长、开发效率低、模型二义性等问题, 结合基于模型的系统工程理念, 将敏捷系统工程概念引入到民机研制过程中, 并利用系统建模语言定义了基于场景的功能建模方法, 详细分析了民机自动飞行控制系统高度控制用例的顶层功能愿景, 建立了对应的功能模型和接口描述视图。该方法以迭代的形式展开系统功能建模, 能够充分保证需求和功能模型紧密结合, 正向构建满足民机系统以需求为导向的功能建模方法, 为民机系统的架构设计工作提供基础。