基于PDM技术的舰船RMS建模仿真平台框架研究

针对使用建模仿真来对舰船全寿命周期的可靠性、维修性和保障性(Reliability,Maintainability and Supportability RMS)作设计、论证、分析和验证等工作中呈现的数据复杂多样、模型转换频繁和仿真要求全面等困难,运用产品数据管理(Product Data Management,PDM)的思想予以解决.通过开发和解决部分关键技术,使用高层体系结构(High Level Architecture,HLA)作为服务层,借助PDM系统管理复杂数据,构建了基于PDM 系统的舰船 RMS 建模仿真平台.在实际运用中,该仿真平台较好地满足了舰船全寿命周期的RMS建模仿真工作的需求.     

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π演算的舰船作战任务流程建模

针对舰船作战任务流程仿真和任务成功性研究的需求,运用π演算理论,对舰船作战任务进行了元任务分解,确定了执行命令-条件-运行设备(command-condition-equipment,CCE)规则。在此基础上,研究了一种基于元任务的作战流程π演算形式化和基于CCE规则的元任务建模方法。利用该方法对潜艇鱼雷攻击过程进行了建模,并分析了任务过程的复杂并发性、不确定性和动态演化性。最后,使用MWB工具对所建模型进行了验证和推演,证明了该模型的正确性和有效性,为舰船作战任务流程建模和分析提供了一种新的技术途径。     

基于CISE环境的导弹武器仿真系统

数字仿真研究是导弹武器设计验证的有效手段,基于CISE环境设计了导弹武器仿真系统,介绍了CISE环境的特点,给出了仿真系统的模块组成、系统方案、软件界面,设计了系统工作流程和仿真系统各组成模块间信息交互定义及关系,介绍了仿真系统中的中末制导交班流程、攻击区计算流程。该平台各模块间具有良好的独立性和封装性,基于此系统开展了系统建模、作战模式、战技指标论证、逃逸方式等方面研究工作。     

基于数字孪生的航天发射塔摆杆机构故障诊断研究

针对因历史故障数据不足,缺少规范的故障数据收集机制和成熟的质量监测管理技术手段,大型复杂机电液系统性能状态难以准确评估的问题,以发射塔电缆摆杆作为典型机构,研究并提出了一种基于数字孪生技术的故障诊断方法。该方法以数字孪生系统“五维模型”理论为基础,构建了摆杆系统数字孪生架构体系;运用UG软件,通过几何运动学和动力学建模,建立了虚拟仿真模型,设计了基于ADAMS和Matlab联合仿真的数字孪生系统。该系统通过仿真信号与实测信号的对比,表明其对于物理实体的模拟仿真精度可达96%。最后,通过典型喘行故障试验,修改虚拟模型有关参数进行仿真,验证基于数字孪生体对摆杆机构故障诊断的有效性,以及利用其论证维修改进方案的可行性。     

基于流程仿真的物资接收系统可靠性预计方法

针对船舶物资接收时间计算的问题,新增加了对设备发生故障的考虑,通过引入接收时间可靠性的概念,将其转换为船舶物资接收系统的可靠性预计问题。为了解决上述可靠性预计问题,提出了基于流程仿真的系统可靠性预计方法。分析了物资接收系统的工作流程,依据工作流程实现了仿真程序,用蒙特卡洛法对物资接收系统的可靠性进行了求解,并分析了设备不同的可靠性水平对物资接收系统可靠性的影响。仿真结果表明,增加了对设备故障的考虑后,对物资接收时间的估计更加接近实际;基于流程仿真的系统可靠性预计方法的模型更容易理解,所得结论更加具体。     

基于元胞数组的多维空间在舰船方案论证设计中的应用

在分析多维空间及元胞数组的基础上,提出了将元胞数组抽象成坐标轴上的点,并以此为基础建立多维空间坐标系.使用多维空间上的离散点来表述水面舰船总体方案设计,用元胞数组来描述组成舰船子系统方案的若干功能属性.该方法将舰船方案用数字化元胞集合表示,集中了基于方案探索的优化论证设计和基于功能积木的虚拟化论证设计的优势.     

舰船机械设备备件保障决策分析——可靠性分析

针对典型的舰船机械设备系统,运用故障树分析等现代可靠性理论分析方法,结合系统设备的技术性能分析、非电产品的结构和故障特点以及运行管理实际情况,研究系统设备、部件的故障机理,故障模式和故障影响效应,明确导致设备、部件故障的原因及发生模式。应用FTAS故障树分析软件包对其进行了定性、定量分析,获得了以概率结构事件、最小割集等形式表达的系统设备、部件故障对系统故障的作用模式,并对系统故障概率随时间的变化进行了拟合检验及评价了系统可靠性,为确定在指定远航任务期(90天)内所需的备品备件决策提供依据。     

舰船主动力装置故障隔离与参数估计方法

针对舰船主动力装置结构复杂、故障种类多和系统不确定性等故障诊断问题，提出采用基于双因果键合图模型的定量故障隔离与参数估计方法。根据系统传感器配置方案，建立双因果键合图模型，通过因果路径分析，推导得到系统解析冗余关系，并获得故障特征矩阵。建立系统线性分式变换键合图模型，开展故障仿真，将其与双因果键合图模型耦合，在MATLAB/Simulink环境中进行仿真试验，实现了舰船主动力装置的故障隔离与参数估计。结果表明：对双因果键合图模型因果路径分析，可以避免手动推导系统解析冗余关系的繁杂过程；基于其部件构造方程的分析可以有效实现系统故障隔离与参数估计，实时跟踪和预测故障状态。     

基于MAS的装备综合保障仿真系统设计

研究MAS在装备综合保障仿真中应用的方法与工作流程,结合实际应用系统的设计与开发,将基于Agent的离散事件仿真建模技术引入系统RMS建模与仿真研究中,开发了一个原型系统,并进行了实验验证。研究证明,基于Agent的建模与仿真方法可用于大型复杂装备综合保障系统的建模与仿真。     

减摇鳍-减摇水舱综合减摇实验装置的研究

采用了减摇鳍-减摇水舱综合减摇的数学模型,对综合减摇数学模型在实验装置上的实现方法进行了分析。通过用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法可以实现台架模拟船舶的横摇运动,通过对船舶-水舱系统数学模型的分析,可用近似二项式替代的方法来简化船舶-水舱系统数学模型,并通过仿真选出了较理想的近似参数值,使综合减摇数学模型在实验装置上的实现成为可能。通过对综合减摇理论数学模型和综合减摇实验装置模型的仿真分析,可以看出两者有较好的相似性,说明用文中综合减摇实验装置来模拟综合减摇系统的实现方法是可行的。     

基于GTST-DMLD-ESD的装备RMS建模仿真

装备的RMS是装备的重要设计参数,是影响战备完好和保障能力的关键因素.引入GTST-DMLD作为主要建模工具,建立起装备系统的RMS描述模型,以ESD为补充和扩展,对维修过程进行建模.并以GTST-DMLD-ESD模型作为装备RMS仿真的核心,对装备RMS仿真模型的总体框架进行了研究,并对各模块进行了较为详细的探讨.     

灰色理论GRA模型在舰船生命力论证中的应用

运用灰色系统理论中的灰色关联分析法对舰船生命力进行了综合评判,建立了在不同设计方案中的优选模型,并以舰艇动力系统的设计为例,运用GRA对其进行优化选型。结果分析表明,此方法简单易行,结果准确可靠,可为系统设计方案的选优提供理论依据。     

分布式水面舰艇编队防潜仿真系统设计

为了实现在攻防对抗条件下水面舰艇编队防潜作战过程的仿真,通过对分布式水面舰艇编队防潜仿真系统功能、组成、仿真流程和仿真模型的研究,提出了分布式水面舰艇编队防潜仿真系统的设计方案。分布式水面舰艇编队防潜仿真系统可用于研究防潜作战战法,验证新型武器系统的作战性能,论证各种反潜武器装备的作战需求。     

基于方位量测的舰艇对潜定位技术研究

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载线列阵声纳测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析,在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出仿真结果并进行了分析,该结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值。     

基于方位量测的舰艇对潜定位技术研究*

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载线列阵声纳测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析,在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出仿真结果并进行了分析,该结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值.     

基于多Agent仿真的装备保障体系供应保障系统设计与实现?

针对部队装备保障运行的实际情况，采用多Agent仿真的方法，基于Kraljic模型将装甲装备器材分为重要器材、关键器材、一般器材和稀缺器材，并以此为基础构建了装备保障体系供应保障系统。分析了系统的整体结构以及系统中器材仓库的外部接口和内部器材请领流程，并以某集团军各级器材仓库为研究对象进行了仿真实例分析。实践证明，采用多Agent仿真的方法研究装备保障体系供应保障活动具备可行性和有效性，有利于宏观把握部队装备保障的运行规律，提高部队装备保障能力。     

平行度动态测量的新方法

平行度测量是舰船设备系统标校的前提,传统的平行度测量方法需要依赖"星"或"标"的配合,由于舰船所在位置的限制,可能不具备设置"星"或"标"的条件,利用夜空的星星也很受限。为克服环境条件对标校的限制,可以采用角速率陀螺作为传感器动态测量指向设备的平行度,推出了计算俯仰和旋回零位误差的公式,并对器件误差的影响进行了估算,计算结果说明现有的角速率陀螺器件的精度能满足本测量方法的需求。该研究成果可在舰船设备系统标校中运用,以克服传统方法依赖外界条件的难题。     

舰机协同反潜有利态势初探

为研究舰机协同反潜的典型有利态势,为指挥决策提供依据。首先,依据敌我探测距离、攻击距离的对比,提出了舰机协同反潜有利态势的判断原则;其次,利用该判断原则对三种典型对抗条件下的战场态势进行了深入分析,得到了各种对抗条件下的有利态势;最后,分析了有利态势对作战指挥决策的重要作用,初步提出了基于有利态势的作战指挥决策流程。为进一步研究基于有利态势的舰机协同攻潜辅助决策方案生成奠定了基础。