装甲装备维修保障资源优化仿真研究

针对装甲装备维修保障资源配置数量优化测算问题,分析了装甲装备维修保障过程,基于离散系统建模理论,构建了装甲装备维修保障过程概念模型和数学模型;应用Anylogic仿真软件,建立了基于网络离散事件的装甲装备维修保障过程仿真模型,经过仿真运算,得到装甲装备维修保障任务满足度、资源利用率、平均在修时间等参数指标,进行了基于指标权重的维修保障资源评价,得到在不同条件下维修保障资源配置数的最优值,为装备维修保障资源优化研究提供一种新途径。     

基于改进型随机Petri网的维修保障方案评估方法

一体化联合作战对诸军兵种装备系统及其维修保障体系提出了更高的要求,急需对装备维修保障体系运行规律进行建模与仿真分析,提高装备完好率和任务成功率.分析了Molloy形式的随机Petri网及其扩展模型在装备使用与维修过程建模与仿真分析中的不足,据此提出了全局时间的实现方法,改变了抑制孤的功能,选择了适当的变迁规则,提出了基于改进型随机Petri网的装备维修保障过程建模方法,开发了基于MATLAB的分析软件,针对某型导弹装备使用维修过程进行建模与分析,实现了保障方案的评估与优化.     

HTCPN在装备保障业务流程建模与优化中的应用

研究了Petri网在装备保障业务方面的应用,针对装备保障业务特点,讨论了基于HTCPN的装备保障业务流程建模与优化方法,这种方法克服了普通Petri网建模的不足之处,既可以给出简单直观的模型顶层结构,又可以根据需要对模型进行不同程度的细化,并有利于对模型进行分析和仿真实现。研究了基于HTCPN的装备保障业务流程模型性能评价指标,以某型装备维修过程为例,建立了其HTCPN模型,通过仿真与定量分析提出了优化方案,并对优化前后的业务流程进行了性能对比。     

基于预测模型的虚拟试验灵敏度分析

虚拟试验灵敏度分析技术研究虚拟试验输入参数不确定性对输出结果不确定性的影响程度,进而确定某些输入参数需引起重点关注.针对包含运行耗时仿真模型的虚拟试验,以概率分布描述输入参数不确定性,方差作为灵敏度指标,结合试验设计方法与贝叶斯理论建立虚拟试验预测模型,基于预测模型推导灵敏度指数后验均值的分布函数.测试算例表明本文提出的灵敏度分析方法大大减少仿真模型运行次数,效率较高.     

基于正交试验的元模型输入参数筛选方法

输入参数筛选工作可有效降低元模型的构建维度.针对传统的灵敏度分析方法应用于元模型输入参数筛选时,存在的难以获取原始模型解析模型和难以反映多输入参数综合影响的两个突出问题,为准确筛选出对元模型输出参数影响显著的输入参数,提出了基于正交试验设计的元模型输入参数筛选方法,该方法结合正交表构造方法,综合运用极差分析、方差分析、输出参数变化趋势三种方法综合研究原始模型型输入参数对输出参数的影响程度.最后以螺线管制动器激励电流元模型的构建为案例,介绍了输入参数筛选方法的应用过程.结果表明,该方法可有效减少元模型输入参数的数量.     

集成模糊推理与定量仿真的故障预测系统研究

为解决传统故障诊断方法在装备维修保障方面的不足，将虚拟样机作为一种新的定量推理机制引入到故障仿真和预测领域，提出了基于虚拟样机的装备故障仿真预测模型。以某型自行火炮为研究对象，在ADAMS环境下建立了火炮虚拟样机。仿真预测过程根据用户输入的初始参量由虚拟样机获取初始状态，由基于动态模糊综合评判的预测方法生成候选故障集，虚拟样机结合知识库确认实际发生的故障并找出相应的故障原因和故障部件。虚拟样机的仿真结果和相关的预测实例验证了模型的有效性，表明基于上述模型的故障仿真预测系统可以获得较高的预测精度，能够满足装备预知维修保障的需求。     

基于随机Petri网的装备维修保障系统性能分析

考虑维修能力不足和备件短缺等因素, 定义了装备维修保障过程的广义排队时间、广义维修服务时间等的系统性能参数. 建立了基于随机Petri网的装备维修排队问题的形式化描述模型, 研究了模型的简化解析分析和仿真分析方法. 结合实例分析了改进系统性能的途径, 验证了解析方法的有效性. 研究表明, 提高维修小组能力和备件满足率是提高维修保障系统性能的有效途径.     

战时装备维修保障系统的状态空间建模

采用状态空间建模方法,按照陆军通用装备战时维修保障系统结构,研究了战时装备维修保障系统的输入、输出和系统结构三者之间的量化关系,建立了系统的状态空间模型,给出了战时不同情况下产生的修理流强度和维修机构维修能力的计算方法,分析了系统可控性的影响因素,为深入研究维修保障系统设计与优化方法奠定了基础。     

基于平滑指数仿真优化的装甲装备器材消耗预测

准确地预测装备备件需求是合理有效进行各项保障工作的基础,通过分析现有常用的器材消耗预测方法,针对袭甲装备维修保障的特点,假设在已收集某类备件消耗数据的基础上,选取基于时间序列的指教平滑法对装甲装备维修保障器材消耗预测进行了研究.同时,针对平滑指数的选取问题,以最小预测方差为优化目标,构建了基于Anylogic的仿真优化模型,并最后通过具体案例应用,对计算方法进一步的说明和检验,结果反映出:当器材消耗量平稳变化时,此法具有较高的准确度;当器材消耗量变化较大时,预测结果存在较大偏差.     

基于正交遗传算法和灵敏度分析的体系仿真优化方法

体系对抗已成为当今战争的主要形式,因而急需对体系优化问题进行深入细致地研究.鉴于此,提出了一种基于正交遗传算法和灵敏度分析的体系仿真优化方法.该方法采用正交遗传算法在可行域内快速地搜索一些较优方案(解);利用灵敏度分析方法从已评估方案中得到待研究体系输入、输出之间的灵敏度关系;应用这种灵敏度关系来指导正交遗传算法的后续搜索.最后采用一些数据实例来验证该方法,实验结果表明,该方法是可行的、正确的和有效的.该方法能在较少次数的仿真后,得到待研究体系的满意解或最优解;同时,该方法可推广到其它复杂优化问题的求解中.     

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SEBS-TOMS分层组合框架的导弹武器系统可用性建模与仿真

研究部署与任务期间导弹武器系统可用性建模方法与仿真实验设计。阐述了可用性概念,明确了量化指标,构建建模与仿真(modeling and simulation, M&S)一体化框架,利用分层组合的思想,提出了基于体系-实体-行为 状态(system-of-system, entity, behavior, state, SEBS)的可用性建模方法,即以体系组织集成建模为框架,以变结构实体建模为主体,以可用性为中心的行为建模为支撑,以基于故障与战损的可用状态建模为核心,并对模型的形式化描述展开研究。探讨了仿真实验设计的关键技术,提出基于测试 使用-维修-保障(test, operation, maintain, support, TOMS)的实验空间串联分割方法,并对随机变量建模、仿真优化设计、仿真系统可信度评估进行阐述。仿真结果表明,该分层组合评估方法快捷有效,仿真实验设计合理可行,极大地提高了可用性评估和分析的效率,为精确保障奠定了基础。     

基于多适应值全参数自主变异粒子群的立体相机标定

基于视觉测量的目标参数获取为仿真系统的性能分析与评估提供可信的数据支持,相机参数标定的精度又决定着测量结果的可靠性。提出采用多适应值全参数自主变异粒子群的相机标定方法,利用传统标定法获取相机的初始内参,通过惯性系数收缩调整、给出基于粒距的全局因子学习调节策略、引入多适应值函数以及设计自主变异律,实现基于粒子群优化标定算法的快速和全局化收敛。实验结果显示本文方法在一定程度上提高了相机的标定精度并可以应用于实际工程之中。     

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。     

航空装备单元维修保障仿真评估方法研究

针对航空装备维修保障的仿真评估问题,首先,以某装备单元完成典型训练任务为主线,构建装备单元维修保障业务模型、组织机构模型、装备任务模型、装备系统模型、保障系统模型和保障行为模型。其次,设计了维修保障仿真推演运行控制和计算推演框架。最后,对维修保障分析评估流程进行分析,并通过典型案例进行计算验证。通过研究,能够为深入推进装备单元保障性仿真评估奠定基础,为高效、准确地实施装备体系维修保障能力评价、控制、统筹和优化提供支撑。     

基于HTCPN的飞机维修保障资源配置方法

针对飞机基层级维修保障资源配置问题,提出了一种基于分层赋时着色Petri网(hierarchical timed colored Petri net, HTCPN)的维修保障资源配置方法。首先,根据飞机基层级维修保障工作内容及流程,运用CPN Tools软件,构建飞机维修保障全过程的HTCPN仿真模型,设计仿真时钟折算方法。其次,提出维修保障资源配置规则,建立基于飞机出动架次率的维修保障资源配置模型。最后,算例分析结果表明所提方法能够迅速、准确地完成飞机基层级维修保障资源配置。所提方法为科学制定飞机基层级维修保障配置方案提供了技术支撑,具有一定的工程应用价值。     

一类非线性时滞系统的模糊预测控制

利用模糊T-S模型对一类输入受限的非线性时滞系统进行建模;在此基础上,提出了模糊预测控制,推导了预测性能指标上界,将稳定性约束,输入约束变换成容易求解的线性矩阵不等式形式。采用了并行分布补偿预测控制器,基于李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法给出滚动时域优化的充分条件,证明了闭环系统的稳定性,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于HTCPN的飞机维修保障资源配置方法

针对飞机基层级维修保障资源配置问题,提出了一种基于分层赋时着色Petri网(hierarchical timed colored Petri net, HTCPN)的维修保障资源配置方法。首先,根据飞机基层级维修保障工作内容及流程,运用CPN Tools软件,构建飞机维修保障全过程的HTCPN仿真模型,设计仿真时钟折算方法。其次,提出维修保障资源配置规则,建立基于飞机出动架次率的维修保障资源配置模型。最后,算例分析结果表明所提方法能够迅速、准确地完成飞机基层级维修保障资源配置。所提方法为科学制定飞机基层级维修保障配置方案提供了技术支撑,具有一定的工程应用价值。     

模型参数不确定的多响应参数和容差并行设计

针对模型参数不确定性问题,提出了一种考虑质量损失和制造成本的多响应参数和容差并行设计策略。首先,根据模型参数不确定与设计变量容差,构建多响应的质量损失函数;其次,通过试验数据建立容差成本模型,进而构建参数和容差并行设计的优化目标函数;然后,根据多目标优化算法得到最优参数和容差的Pareto解集,并采用单因素多元方差分析进行容差配置;最后,通过实际案例分析表明,该方法不仅改善了模型的预测性和稳健性能,而且获得了质量损失与制造成本之间的最佳平衡点,与传统的方法相比,能够在显著降低总成本的同时提高产品质量。     

维修保障系统效能的分形评估算法研究

建模与仿真技术的应用为解决复杂大系统的效能评估提供了一种有效的技术手段。在介绍空军通信装备战时维修保障仿真系统总体结构的基础上,主要侧重于对系统仿真结果的评估,提出了以分形理论为基础的维修保障系统效能评估算法,并与层次分析法和突变评价法的结果进行比较,结论一致。其评估结果可为决策提供定量依据,为解决军事领域的类似效能评估问题提供一种新思路。