考虑多阶段任务的舰船任务可靠性分配方法

针对传统任务可靠性分配方法没有考虑不同任务阶段下系统可靠性框图可能不同的问题,引入多阶段任务系统理论,提出了一种考虑多阶段的舰船任务可靠性分配方法,结合不同阶段下不同的舰船任务可靠性框图,进行指标分配,并编写Matlab程序对分配结果进行迭代修正。实例验证结果表明:该方法考虑了多阶段任务特性,能够充分体现不同组成单元任务可靠性的差异,为任务可靠性指标的合理分配提供了参考依据。     

多阶段任务系统可靠性并联冗余优化模型

多阶段任务系统是一类普遍存在的复杂系统,研究其可靠性冗余优化对于该类系统设计具有重要的参考价值。针对多阶段任务系统的可靠性并联冗余优化问题,提出了采用冗余故障树和冗余BDD来描述系统冗余结构的方法。给出了冗余模块在多阶段任务系统中的可靠度计算方法,建立了整个冗余多阶段任务系统可靠度计算模型。在此基础上以费用最小为目标,构建多阶段任务系统可靠性冗余优化模型,并应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。     

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。     

备件冷储备方案下装备群任务可靠性建模

针对具有相同结构功能的装备群系统可靠性评估问题,根据任务周期内对装备完好数的要求,合理表示了系统状态转移过程。以部件任务期间状态变化为研究对象,将系统等效表示为多阶段任务系统,即串行k/N(G)系统。在确定系统可行状态过程基础上,分别建立了部件寿命分布在3种不同情形下的系统任务可靠性模型,并分析了备件冷储备方案的影响。为确定系统任务期间备件携带量提供决策支持,最后给出了一个应用实例。     

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。     

多阶段任务系统任务持续能力数学评价模型研究

分析了多阶段任务系统(PMS)及任务可靠度、可信度和任务效能等任务持续能力评价参数。结合实际装备系统大部分属于可用马尔可夫过程进行描述的可修复系统的特点,为简化模型复杂程度提出了一些合理的假设条件。针对两状态PMS,通过分析其状态转移关系,从阶段任务成功概率和阶段任务间转换概率的概念出发,分析给出其计算方法。结合对可信度和任务效能等参数的分析结果,建立其计算模型,从而建立了多阶段任务系统任务持续能力数学评价模型。最后结合常见的“靶场打靶”任务,通过对比仿真结果进行了模型的实例验证。     

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.     

多阶段任务多态系统可靠性建模与仿真

多阶段任务系统(PMS)是一类应用广泛的复杂系统.考虑设备多模式失效的PMS,由于阶段依赖性和失效模式依赖性,增加可靠性分析的复杂性.在分析了目前解决多阶段任务多态系统方法的基础上,提出了基于Monte Carlo的仿真求解方法及其随机数产生的经验原则,该方法利用抽样统计的思想来处理多阶段任务多态系统中的阶段依赖和模式依赖关系,实现了系统可靠性分析.通过实例对该方法进行了验证,仿真结果与解析方法所得结果吻合良好,证明了模型的有效性和可行性.     

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。     

Approximations to the reliability of phased missions

A system whose configuration (block diagram or fault tree) changes during consecutive time periods (phases) performs a “phased mission.” Recently, Esary and Ziehms have shown that any multiphase mission can be transformed into an equivalent, synthetic, single-phase system, and thus that the phased mission problem can in principle be solved by standard reliability methods. We employ these ideas here to study approximations to mission reliability and to develop an algorithm which may be of practical interest. In addition, we extend the reliability calculus of Rubinstein, and Esary and Hayne, based on an approximate hazard transform, to phased missions, and we show how this extended calculus can be used in situations where phases are not of known fixed duration.     

An approach to the allocation of common costs of multi-mission systems

Many Naval systems, as well as other military and civilian systems, generate multiple missions. An outstanding problem in cost analysis is how to allocate the costs of such missions so that their true costs can be determined and resource allocation optimized. This paper presents a simple approach to handling this problem for single systems. The approach is based on the theory of peak-load pricing as developed by Marcel Boiteux. The basic principle is that the long-run marginal cost of a mission must be equal to its “price.” The implication of this is that if missions can cover their own marginal costs, they should also be allocated some of the marginal common costs. The proportion of costs to be allocated is shown to a function of not only the mission-specific marginal costs and the common marginal costs, but also of the “mission price.” Thus, it is shown that measures of effectiveness must be developed for rational cost allocation. The measurement of effectiveness has long been an intractable problem, however. Therefore, several possible means of getting around this problem are presented in the development of the concept of relative mission prices.     

大椭圆轨道航天器四面体编队运动分析与设计

若干正处于计划或实施中的空间物理测量任务较多采用运行于大椭圆轨道上的四面体航天器编队协同完成任务轨道段内地球磁层结构和动力学现象的分布式测量与分析。采用基于轨道根数的相对运动模型,分析了参考轨道根数对四面体性能指标——质量因子和平均边长的影响;假设某一航天器运行于参考轨道,提出了以其他三个航天器的15个相对轨道根数为设计变量,目标函数兼顾质量因子和平均边长的四面体优化设计方案,并将其应用于第一阶段MMS任务的四面体构形设计中。仿真结果表明,在不考虑摄动和控制的前提下,通过优化可以得到任务轨道段内四面体性能保持较优的轨道设计方案。     

多UCAV协同作战自主任务规划系统

在分析未来多UCAV协同作战任务的基础上,构建了一个多UCAV协同作战的自主任务规划系统结构,探讨了其运行机制。提出这个系统的核心是自主规划器,它应该具有任务分解、智能信息处理和机载任务规划与重规划能力。设计了自主规划器的初步方案。指出了这个系统下一步研究的任务和方向。     

空中突击部队装备体系作战任务建模方法研究

空中突击部队是由多装备系统组成的装备体系,在执行任务过程中体现多阶段多任务的特点。基于DoDAF体系框架,结合美军空中突击部队装备体系作战任务展开研究。首先,通过作战任务的形式化描述,建立了装备体系作战任务的四元组描述模型;其次,在DoDAF体系框架下,提出建立空中突击部队装备体系作战任务的静态模型和动态模型;最后通过仿真方法对动态模型进行验证,证明了该模型的可信性。     

任务成功性优先的多属性维修决策研究

针对现代武器装备执行任务的特点提出了任务成功性优先的多属性维修决策方法。通过以任务成功性为中心的装备维修决策确保装备的任务成功性,利用模糊多属性决策方法对装备的维修费用、维修时间等其他影响维修决策的因素进行综合考虑,使装备的维修策略在确保任务成功性的前提下有进一步的优化。通过应用示例表明了该方法的可用性。     

俄罗斯的空天防御体系

在空天袭击兵器不断发展与完善的情况下,俄罗斯也在积极构建自己的空天防御体系,并将其作为重要组成部分纳入威慑力量。俄罗斯提出了空天防御体系的任务及其建设原则、体系中信息保障与指挥设备的要求、发展空天防御兵器的主要途径以及实现空天防御体系的阶段性目标。