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。     

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.     

基于GO法的多阶段共因失效任务系统可靠性评估

为了解决部件阶段依赖性与共因失效给系统可靠性分析带来的复杂性,针对多阶段共因失效任务系统,结合GO法易于处理有时序、含共因失效系统可靠性分析的特点,首先,将前一阶段的输出信号作为后一阶段的输入信号,建模时首尾连接各阶段模型,建立整个任务系统的隐性GO模型;其次,在进行各信号流状态组合运算时,融入阶段代数处理部件的阶段依赖性;再次,用隐性共因失效分析,将共因失效对系统的影响在状态组合的定量分析中表达出来,得到所需系统可靠性指标;最后,与基于二元决策图的算法进行对比验证。结果表明:GO法可以简捷、准确地处理多阶段共因失效任务系统可靠性评估问题。     

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.     

基于粒子群优化算法的复杂系统可靠性分配与优化

为了能快速获得费用最小约束条件下的复杂系统可靠性优化分配结果,在对可靠性成本函数及可靠性数据分析研究的基础上,选择了一种工程上易于获取的三参数可靠性成本函数模型作为可靠性优化分配模型;在此基础上,研究了粒子群优化算法的参数选择方法,提出了一种适合于复杂系统可靠性分配的改进型粒子群优化算法--变加速系数的粒子群优化算法,...     

多计算机系统中的容错任务分配和再分配

在一组互连处理机(计算机)中任务分配的目的是使资源的有效使用最大化,并由此而减少作业的解题周期。本文提出的在多计算机系统中分配任务的简单而有效的方法旨在系统和设计者确定的资源限制条件下,使处理机间的通信成本最小。因为每个任务的执行时间、可用处理机数目、处理机速度和存储容量对系统或设计者来说是已知的,因此,限制可看作为是由负载平衡引起的。随着处理机数目的增加,在任何时间在系统某处出现故障的概率也随之增加。几乎没有已建立的任务分配模型考虑了可靠性性质。在多计算机系统中,我们定义系统可靠性为系统可成功地运行任务的概率。在确定(非冗余)任务调度策略以后,任务静态和冗余地再分配给处理机。这是一种时间冗余形式,在这种形式中,如果在执行期间某些处理机故障,那么所有任务可以在剩余的处理机上(但以更长的时间)完成。由于是任务的静态预分配,这种方法比众所周知的多计算机系统中的动态再配置和滚回恢复技术更简单,因此也更实际。通过把该方法应用于不同的例子和实际的通信网络多处理机系统,我们验证了硬件容错任务分配和再分配的有效性。     

基于多约束投标策略的改进合同网算法

针对无人机使用传统合同网算法进行任务分配存在的投标个数多、网络吞吐量不均衡、工作负载高等问题,提出一种改进合同网算法任务分配模型.首先对无人机任务分配的空间环境进行建模,在传统合同网算法的投标阶段,结合一种基于无人机能力评估方法的投标策略,该策略建立了基于代价函数和收益函数的任务效能函数.通过多次仿真,对历史任务效能、...     

基于M4系统的多传感器资源分配管理

对于多平台、多任务状态、多目标和多传感器系统(M4系统),以目标为研究对象的多传感器管理模型与方法已不能满足其要求,而以目标任务状态为研究对象却能够对其进行有效处理.首先定义目标任务状态,并建立以任务管理、资源任务配对和方案评估为主要组成部分的结构模型;按类生成系统的子任务,并进行优先权排序;然后依据资源与子任务配对关系,分析子任务吸收资源后的性能函数与代价函数,建立基于综合效能的线性规划资源分配算法;最后以空中编队为例,进行了仿真分析.     

多阶段任务系统的可靠度研究

许多系统在执行任务时可能有一个以上的阶段,导航、制导、卫星发射等复杂任务多达几十个阶段。文章研究了任务时间内单元失效概率和冗余贮备数变化的系统;推导了在多阶段任务情况下,系统可靠度的简捷数学模型;列举了串联系统和并联系统两个例子;并分析了几个性能指标。     

一种基于蚁群算法的准动态防空武器分配算法

武器目标分配问题是一个典型的限制组合优化问题,旨在得到在整个防御阶段中针对目标函数的最优武器分配方案。分配算法主要分为静态和动态两大类。针对传统静态分配模型中存在的几点问题,提出了基于时间窗的准动态武器目标分配算法,该算法综合考虑拦截概率、拦截时间和武器耗费多个优化指标,并将该算法推广至多类防空武器的优化分配中。通过大量实验验证,该算法在性能、时间复杂度等方面均有较大优势,并且能较好地适应战场态势的变化,及时调整分配方案,具有很好的实用性。     

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.     

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。     

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.     

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。     

时变结构多阶段任务系统的可靠度研究

大型复杂系统完成规定任务往往涉及多个阶段,并且在不同的任务阶段,系统通常由其各级子系统、单元以不同的功能组合形式构成,因而,其可靠性逻辑结构(框图)也随时间的改变而改变。当连续多阶段系统不能分阶段单独处理时,将引出所谓的时段延续相关性问题。本文重点研究了时变结构多阶段任务系统的时段延续相关性问题,对典型时变结构的可靠度进行了分析,提出了有效的解决方法并建立了相应的数学模型。研究成果已应用于某大型测控系统的可靠性分析任务中     

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。     

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     

基于协同学的编队协同空战任务决策

基于协同学理论给出了编队协同空战系统的协同学框架;提出了编队协同作战方案的五元组定义,明确了影响系统进程的序参量;基于系统有序度与协同度的概念,构建了协同效能优化模型;以任务冲突检测与消解为依据给出了任务决策的约束条件;最后以二进制粒子群优化算法对此约束优化问题进行了求解.仿真结果表明,以协同学理论描述编队协同任务决策问题是可行的,构建的协同效能模型与任务决策方法在处理编队时序任务决策问题时是有效的.     

Unpacking the various meanings of redundancy: from refining the concept to military planning

The authors engage in the debate over waste in military force structure planning by rigorously deconstructing the concept of “redundancy.” First, a typology of redundancy is constructed that provides a common framework for identifying variety among redundant structures. These are labeled “true redundancy,” “expanded capacity,” “portfolio diversification,” and “mission overlap.” Further, a number of mechanisms are identified that produce these types of structures, and show the conditions under which planners may utilize redundant structure in the search for optimization. In sum, the article provides refined concepts for analysts and planners to identify when redundancy is deleterious or beneficial.