载人航天器自主故障诊断与预测技术研究进展综述

载人航天器的自主化和智能化使其探索空间和飞行任务范围不断扩展,是主动应对未来太空军民融合领域变革的重要手段。对载人航天器自主健康管理技术这一热点领域的研究进行了综合评述,并对未来研究进行了展望。首先,在阐述载人航天器自主健康管理技术基本概念的基础上提炼了其体系框架;其次,分析总结了载人航天器自主故障诊断与预测技术的研究现状;然后,探讨了研究进展与挑战;最后,从故障机理、智能技术和预测评估三个层面对发展趋势进行展望。综述表明,失效机理和故障模型都还需持续进行研究,以混合智能技术为核心的自主故障诊断与预测技术有望取得突破,进一步发展面向可重复使用载人航天器的准确诊断和预测技术。     

顾及噪声影响的GNSS高程序列预测Prophet方法

全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)高程时间序列具有非平稳、非线性、含噪声等特点,在深入研究Prophet预测模型的基础上,针对Prophet预测模型对于趋势信号和周期信号有良好预测效果这一特性,提出一种引入经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)的“降噪—分解—预测”组合GNSS高程时间序列预测方法。该方法先将原始时间序列进行EMD降噪,再对降噪后的序列进行分解预测,最后重构各分量预测信号为最终预测序列。通过对实测高程数据进行研究,实验结果表明：降噪后信号的平均信噪比为10.30dB,能量百分比平均为88.75%;利用所构建的短期预测方法,GNSS高程时间序列预测结果的均方根误差分别平均提升26.41%和14.88%;平均百分比误差分别平均提升18.92%和7.91%,验证了组合预测方法的有效性及实用性。     

基于油液分析的装备状态多阶段组合预测模型

状态预测是状态维修的关键步骤之一。针对装备状态变化规律复杂、特点难易准确掌握的关键问题,以延时时间概念和两阶段预知模型为基础,提出了根据不同阶段特点采用不同预测方法的多阶段组合预测模型。通过油液分析及其相关规定,对装备运行阶段进行了具体划分,给出了适应各阶段特点的预测方法。最后,通过实例验证了该模型的有效性。     

美国空军主要前沿技术发展研究

前沿技术是指可能对军事领域产生革命性影响的,具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术。一定程度上,前沿技术的运用可颠覆现有作战样式,是军事强国大力发展的对象。本文重点研究美国空军主要前沿技术的发展现状、难点与发展预测。     

长短周期记忆网络微调的氧气浓缩器寿命预测模型迁移

针对寿命预测模型迁移问题,提出了一种长短周期记忆网络微调(long short-term memory fine tune, LSTM-fine-tune)的迁移模型,利用理想条件下的试验数据对模型进行训练。在迁移过程中,对部分LSTM网络层进行冻结,利用实际服役环境下的数据对网络其他部分进行修正。为验证模型的泛化能力,采用不同相位与幅值的正弦函数生成数据,通过学习数据获取正弦函数的经验知识,并应用至其他正弦函数的回归,结果表明LSTM-fine-tune模型能够快速拟合,平均均方误差仅为1.033 5,明显低于直接预测误差1.536 8。为通过实际监测数据检验本方法泛化能力,分别获取了试验条件下与实际服役环境下氧气浓缩器的数据,对模型的泛化能力进行验证。结果表明,迁移后训练集预测精度提高了43.0%,测试集预测精度提高了20.2%。     

基于GA-BP算法的飞机维修人员安全预测模型

为实现对飞机维修人员安全性的有效预测,构建了维修人员安全性评价指标.通过专家打分法获得了维修人员安全性评价指标的原始训练数据和测试数据,分别采用BP-GDM模型、BP-LM模型和GA-BP-LM模型对数据进行了训练和预测,仿真结果表明:BP-GDM模型预测精度最差,且训练耗时较长,而GA-BP-LM模型不仅可以获得较高的预测精度,且耗时最短,BP-LM模型居中.此外GA-BP-LM模型相对误差值波动幅度最小,平均相对误差仅为3.33％,达到了预测的精度要求,为飞机维修人员安全性预测提供了有效手段.     

改革开放以来我党对军事战略形势的判断与预测

改革开放以来,面对复杂多变的国际国内形势,我党在指导国防与军队建设的历史进程中不断取得新成绩,获得新突破,一个重要原因是党能在重大军事问题上提前做出正确的判断与预测。总结党在改革开放以来对重大军事问题战略判断与预测的理论与实践,有重要的历史和现实意义。     

基于非线性模型预测的翼伞系统控制研究

翼伞系统在飞行过程中,受外界不确定因素的影响呈现出非线性特性和耦合性．应用非线性模型预测控制理论对翼伞系统飞行控制进行了研究,提出基于非线性模型预测控制的翼伞系统控制律设计方法,并推导出控制律解析式．仿真研究表明,合理地选择泰勒展开级数和预测周期,通过泰勒级数展开并截尾后的翼伞非线性控制系统可以表现出良好的控制性能．     

基于灰色系统理论的设备状态监测系统设计

介绍了设备状态集中监测系统的构建和灰色系统理论在设备状态预测中的应用原理及方法．利用Matlab提供的基于最小二乘法的非线性曲线拟合函数能方便地求解一阶灰微分方程,从而得到原始数列的预测值表达式．应用实例表明,基于灰色系统理论的预测模型适用于小样本不确定问题的研究,预测精度高、实现容易．基于灰色系统理论的设备状态监测系统的研制对于科学制定维修计划,改进设备的管理维护手段,确保试验任务的质量和进度具有重要作用．     

考虑航材可靠性能的消耗预测模型

航材消耗量的准确预测具有明显的军事和经济效益。对航材进行消耗预测,其首要问题就是确定何时产生需求。使用器材可靠寿命时间指标,可侧面描述航材故障间隔时间和故障时刻,从而确定出航材的需求时点。