基于满意度的多阶段任务系统可靠性冗余优化模型

冗余技术是提高多阶段任务系统可靠性的有效方法,目前对多阶段任务系统可靠性冗余优化研究甚少。分析了静态多阶段任务系统的特征和可靠性计算模型;构建了可靠度、体积、质量和价格的满意度函数并确定各个满意度函数的影响因子;建立了基于综合满意度函数的静态多阶段任务系统可靠性冗余模型,并利用微粒群算法对模型进行求解。算例验证了模型的合理性及算法的有效性。     

考虑设备性能退化的船用热力系统多阶段任务可靠性

设备的性能总是随着工作时间的增加而退化,但退化的速度是随机的,含有性能退化设备的热力系统在特定的使用阶段上,能否定成预定任务,对设备使用和维修管理决策至关重要。在船舶蒸汽动力系统中,设备本身性能储备、冗余和互备的工作方式以及多样化的设备特征参数,导致按照传统的可靠性计算方法直接解算系统的多阶段任务可靠度十分困难。为此,以朗肯循环的典型设备所构成的热力系统为例,基于设备性能退化模型和朗肯循环的热力模型,采用Monte Carlo仿真方法分析了典型系统的多阶段任务可靠度。研究表明:该方法能够解决具有设备性能退化特点的复杂热力系统的任务可靠性分析问题。     

基于二元决策图的多阶段任务系统可靠性分析

分析了多阶段任务系统(PMS)可靠性分析中传统二元决策图(BDD)建模方法的不足,提出了一种将多阶段任务失效事件分解为互不相容的阶段失效事件,然后分别建立可靠性BDD模型的新方法。通过该方法建立的PMS可靠性BDD模型不但可以计算总体任务失效概率,同时也能计算任务在各阶段发生失效的概率。最后,给出了一个算例,验证了该算法的有效性。     

潜艇自航模系统可靠性优化设计

针对潜艇自航模系统可靠性设计问题,提出了有针对性的可靠性优化设计方法;在构建矩阵式任务剖面的基础上,应用多阶段任务系统可靠性建模理论建立系统可靠性模型并开展预计;根据FMEA分析结果提出技术改进措施,以体积、重量、成本为约束构建可靠性冗余优化模型并利用微粒群算法求解.案例证明了该优化设计的有效性及可行性.     

启发式算法的防空武器系统可靠性优化

针对复杂武器系统可靠性分配最优化问题,以系统的可靠度最大为目标函数,综合考虑系统的费用、质量等约束条件,建立了武器系统的可靠性冗余分配最优化模型,提出了基于启发式方法的求解算法,通过改进各级子系统的可靠性从而使总的系统可靠性最大.算法设计比较简便,易于编程实现.通过对防空武器系统的可靠性分配优化问题进行实例分析,结果表明算法是有效、实用的.为大型复杂武器系统的可靠性设计和优化研究提供了科学有效的方法.     

多阶段任务系统可靠性分析的二元决策图模型

为了实现计算机自动生成多阶段任务系统的二元决策图可靠性模型,提出了二元决策图可靠性建模的通用方法。定义了嵌套的二元决策图数据结构BDD_Element,给出了二元决策图模型的描述和存储方法,提出了与门、或门和k/n表决门向二元决策图模型的自动转化算法。给出了建立多阶段任务系统二元决策图可靠性模型的2个步骤:基于逻辑门转化算法,将部件逻辑关系结构函数转化为阶段二元决策图模型;基于二元决策图布尔操作规则整合阶段二元决策图模型。卫星姿态调整任务的可靠性分析表明:该方法可以有效应用于多阶段任务系统的可靠性分析。     

基于BDD算法的航天测控系统任务可靠性建模与分析

提出了一种航天测控系统的层次化建模方法,以及测控任务可靠性二元决策图(BDD)分析算法。在模型底层描述了测控系统的结构和任务需求信息,模型顶层将测控资源与任务进行统一,将测控单元任务弧段切割成不同阶段,建立了任务可靠性的故障树模型。采用ITE算法将故障树模型转换为BDD模型,并给出了BDD模型的计算方法。最后,运用实例说明了方法的有效性,进行了测控任务可靠性的灵敏度分析,找出了系统的薄弱环节。     

多阶段任务系统可靠性分析的ROBDD算法

针对Markov方法分析多阶段任务系统(Phased-Mission System,PMS)可靠性时的状态空间爆炸问题,基于层次化建模思想,建立了PMS任务可靠性的顶层系统二维决策图(Binary Decision Diagram,BDD)模型和底层部件Markov模型。通过分析BDD中的同构节点和冗余节点,提出顶层模型构造过程中的同构节点合并策略和冗余节点删除策略。利用上述节点压缩策略生成简化模型,提高模型构造和存储效率。基于PMS部件排序规则,给出了层次化模型的递归求解方法,该方法的计算复杂度与顶层模型中的节点总数呈线性关系。通过算例分析,对比采用节点压缩策略前后的模型节点数,以及层次化方法与Markov方法的计算结果,验证了简化层次模型的正确性和有效性。     

基于速度可控粒子群算法的航天测控系统任务可靠性分配

航天测控系统是一个典型的多阶段任务系统,讨论了可靠性分配时的约束条件和分配目标,构建了其任务可靠性分配模型,针对任务可靠性分配这类复杂的约束组合优化问题,提出了一种速度可控的粒子群优化算法.为克服粒子群算法的早熟问题,该算法引入了速度更新的方向控制规则和尺度控制规则用于增加群体的多样性,并根据两种控制规则,提出了种群粒子的速度更新策略.通过算例仿真,表明算法在用于航天测控系统任务可靠性分配问题时具有分配结果优、收敛速度快等优点.     

基于作战任务的航空装备体系可靠性分析

针对信息条件下战场上作战双方呈现出明显体系化的特征,从装备体系出发,构建了航空装备体系组成的网络结构。在多阶段任务基础上,提出了装备体系可靠性评估指标,建立了装备体系可靠性求解模型,并结合空中作战装备体系的案例进行验证,对装备体系可靠度进行仿真计算。结果表明,所建立模型能有效反映具体作战任务中航空装备的体系可靠性,为装备体系可靠性的验证与评估提供了可行的理论方法。     

复杂作战任务弹药配备模型

多阶段任务系统(PMS)是一种典型的复杂系统,它包括多个在时间上连续且无相互重叠的基本任务,武器系统的作战过程多数属于这种复杂系统.以某作战单元的一次作战任务流程为例,详细地讨论了多阶段复杂任务系统的特点,并从基本任务阶段的系统可信性、可用度的角度出发,分析了在满足给定火力指标的前提下,建立整个复杂作战任务流程中弹药配备模型的方法.     

基于冗余的复杂体系动态适应性结构设计研究

针对复杂体系动态适应性研究所存在的问题,提出了复杂体系冗余概念和基于冗余的复杂体系动态适应性结构设计思想,讨论了基于冗余的复杂体系动态博弈设计过程及体系结构;在此基础上,根据复杂体系使命目标的执行特点及体系本身的结构特性,详细地阐述了复杂体系中的任务冗余、系统冗余和结构冗余三种冗余类型,并从冗余切换方式、冗余具体内容和冗余表现性质三个方面论述了复杂体系中各种冗余所组成的冗余体系,指出冗余体系是复杂体系适应环境的一种策略,也是复杂体系不断演化的需要和结果,并且能够为复杂体系动态适应性结构的构建及其效能评估和复杂体系的优化及改进等研究提供一定的理论指导。     

不同故障模式下的可靠性优化问题

以阀门流体系统为例 ,通过理论分析与数值计算 ,讨论了组成单元具有多个故障模式情形的系统可靠性优化问题 ,对传统的冗余技术作了进一步的发展 ,确立了考虑不同故障模式时可靠性优化的一般模型 ,最后得到了必须根据不同故障模式比率确定配置方式的结论     

水下传感器网络冗余设计

冗余设计可以有效地延长水下传感器网络寿命和提高网络可靠性,基于可靠性理论,考虑水下传感器网络环境及节点垂直移动等约束,在对冗余非共享方案研究的基础上,结合水下传感器网络特点,提出了适合于水下传感器网络特点的冗余共享设计方案,并给出了冗余共享方案的可靠性模型,通过数值计算,研究了网络可靠性变化曲线及冗余节点数与网络寿命的关系。经过MATLAB软件仿真,表明在同一网络寿命情况下,相对于冗余非共享方案,冗余共享方案所需冗余节点数更少,降低了网络部署成本,达到了冗余优化的目的。     

小生境粒子群支持向量机的网络故障诊断

针对支持向量机(SVM)在网络故障诊断中应用存在的参数设置和诊断模型复杂的问题,提出一种基于小生境粒子群优化的SVM解决方案。算法在进行参数寻优的同时考虑支持向量个数,实现对诊断模型复杂度的优化,并采用小生境粒子群算法进行求解,提高算法跳出局部最优的能力。在DARPA数据集上的实验表明本文提出的方法能够有效提高诊断模型的泛化性和诊断速度。     

混合不确定条件下的飞行器级间分离可靠性分析

为量化飞行器级间分离过程随机不确定性和认知不确定性的综合影响,结合概率和区间理论混合模型特点,提出了一种基于随机和区间理论混合模型的飞行器级间分离可靠性分析方法。面向高超声速飞行器分离任务需求,建立分离动力学仿真模型,针对级间分离结构的几何特点,设计了一种快速碰撞检测方法,进而构建了分离任务的可靠性分析混合模型。通 过将该模型转化为随机可靠性分析的无约束优化问题,考虑分离过程中复杂外力及力矩导致功能函数高度非线性的特点,利用高效全局优化和主动学习Kriging方法实现无约束优化问题高效求解。结合实例表明,该方法能够准确描述混合不确定性因素对飞行器分离过程的影响,给出了飞行器分离任务可靠性区间,可为飞行器分离方案的精细化设计提供决策支持。     

风扇蜗壳排气段结构优化研究

为有效降低车辆封闭式冷却风道中风扇蜗壳的空气流动阻力,提出了计算流体力学分析与遗传算法相结合的蜗壳排气段结构优化方法,建立了蜗壳结构优化模型,开发了优化算法可执行程序Control CFD.EXE。对某车辆的风扇蜗壳排气段进行了结构优化。优化后蜗壳排气段的空气流动阻力比优化前减小了10.1%,空气质量流量增大了1.70%。