Application of Markov renewal theory and semi-Markov decision processes in maintenance modeling and optimization of multi-unit systems

In this paper, a condition-based maintenance model for a multi-unit production system is proposed and analyzed using Markov renewal theory. The units of the system are subject to gradual deterioration, and the gradual deterioration process of each unit is described by a three-state continuous time homogeneous Markov chain with two working states and a failure state. The production rate of the system is influenced by the deterioration process and the demand is constant. The states of the units are observable through regular inspections and the decision to perform maintenance depends on the number of units in each state. The objective is to obtain the steady-state characteristics and the formula for the long-run average cost for the controlled system. The optimal policy is obtained using a dynamic programming algorithm. The result is validated using a semi-Markov decision process formulation and the policy iteration algorithm. Moreover, an analytical expression is obtained for the calculation of the mean time to initiate maintenance using the first passage time theory.     

On efficient algorithms for finding efficient salvo policies

We consider the salvo policy problem, in which there are k moments, called salvos, at which we can fire multiple missiles simultaneously at an incoming object. Each salvo is characterized by a probability p_i: the hit probability of a single missile. After each salvo, we can assess whether the incoming object is still active. If it is, we fire the missiles assigned to the next salvo. In the salvo policy problem, the goal is to assign at most n missiles to salvos in order to minimize the expected number of missiles used. We consider three problem versions. In Gould's version, we have to assign all n missiles to salvos. In the Big Bomb version, a cost of B is incurred when all salvo's are unsuccessful. Finally, we consider the Quota version in which the kill probability should exceed some quota Q. We discuss the computational complexity and the approximability of these problem versions. In particular, we show that Gould's version and the Big Bomb version admit pseudopolynomial time exact algorithms and fully polynomial time approximation schemes. We also present an iterative approximation algorithm for the Quota version, and show that a related problem is NP-complete.     

基于在线学习的频谱感知次序策略*

认知无线电允许次级用户在频谱没有被主用户使用时动态地接入频谱进行数据传输。动态频谱接入是解决无线电频谱资源短缺和使用效率低下问题的有效方案,而频谱感知是实现动态频谱接入的关键挑战之一。次级用户的感知能力有限,为了快速找到频谱空闲概率最大的频段从而获得更多的频谱接入机会,研究了频谱感知次序问题。考虑到频谱空闲概率会随时间变化且对次级用户不可知,提出了一个在线学习框架,把频谱感知次序问题规约成经典多摇臂赌博机问题,并利用在线学习方法——满意折现汤普森抽样算法(satisficing discounted Thompson sampling)处理优化问题。仿真结果表明,和其他算法相比,所提算法可获得更多的频谱接入机会并且能够跟踪频谱空闲概率的变化。     

飞机反区速度矢量不稳定及其控制的机理

在信号流图的基础上,提出多回路分析的方法,并用于研究反区时速度矢量不稳定及其稳定控制的机理。建立了纵向动力学的信号流图,并证明了一个回路的收敛性定理。在此基础上,通过理论分析得出了速度矢量不稳定在不同层面上的原因,也得出了速度和轨迹的发散度表达式等,并表明阻力-速度曲线、轨迹角-速度曲线、极曲线、阻力系数曲线等存在相互对应的反区和正区,并且阻力-速度曲线和轨迹角-速度曲线在斜率上成比例。研究得出进场动力补偿系统下速度矢量的稳定临界条件、收敛度、稳定机理等,理论分析和仿真比较了速度恒定进场动力补偿系统和迎角恒定进场动力补偿系统在控制性能上的差异。     

网络谣言的心理分析与管控

近年来,随着智能移动终端和互联网技术的结合,上网变得十分便利。网民数量激增的同时,网络谣言层出不穷,给社会安全与稳定造成不良影响。文章从心理学角度深入分析助推网络谣言的原因,并基于心理规律提出网络谣言的管控措施。     

满足大动压模拟要求的试验弹道优化设计

为了解决弹道导弹在高海拔发射场进行飞行试验时的大动压检验问题,提出一种模拟大动压条件的试验弹道设计方法。针对发射场的实际特点,建立残骸再入的动力学模型与落区边界模型;将大动压模拟条件转化为过程约束,提出一种主动段联合优化策略。基于自适应模拟退火算法,分别设计了三组满足不同大动压模拟条件和各项约束的试验弹道,并给出了对应的落区调整方案,验证了该方法的可行性。设计结果表明,最大动压主要出现在一级,一级最大负攻角增加,则最大动压也明显提高;同时调整发射方位角和二、三级程序角可以保证试验弹道满足弹头落点约束条件。     

强爆轰驱动超高速碎片发射装置设计因素分析

为了得到发射装置设计因素和超高速碎片性能间的关系,考虑了药型罩的材料、炸药种类、装药长径比、药型罩的锥角、药型罩的厚度、药型罩顶部靠近装药侧的曲率半径等设计因素,采用AUTODYNTM,结合正交试验,对超高速碎片的发射过程进行数值模拟。结果表明,3种发射装置结构分别可以提供质量为1. 533 g的紫铜碎片、速度为11. 649 km/s的铝碎片、动能为85. 6 k J的铝碎片; 2种发射装置结构均可以提供质量大于1 g、速度高于11 km/s的密实结构圆柱状碎片。验证了仿真方法的可信性,对影响碎片性能的设计因素进行了分析、排序,并得到了这些设计因素与碎片质量、速度、动能的关系。     

掠飞末敏弹耦合运动动导数计算

以新型掠飞末敏弹为研究对象,提出了基于欧拉转动定理和滑移网格技术的复杂角运动模拟方法,利用著名的罗德里格斯转换矩阵插值求得弹箭在每个时间步的角速度修正值,并指定给球形滑移网格区。通过对非定常气动参数进行求解辨识,分析了不同马赫数下掠飞末敏弹滚转运动对其俯仰组合动导数和升力系数动导数的影响规律。结果表明:所提角运动模拟方法可有效消除姿态角计算的累积误差,实现对弹箭任意给定角运动的准确模拟;弹箭滚转运动对俯仰组合导数和升力系数动导数的辨识结果均存在显著影响,在进行弹箭动导数计算和稳定性分析时需充分考虑俯仰耦合效应的影响。     

某型弹用管控高温通讯异常分析

某型弹用管控处理装置在环境应力筛选试验高温阶段出现通讯异常现象,对故障产生的原因进行了查找和分析,最终得出是由于器件选用时考虑不周导致信号在高温出现时序判读错误,由此及时解决了问题并从中获得宝贵经验和启示。     

基于任务分析的航天装备体系研究方法

航天装备的发展是一项复杂的系统工程,必须建立行之有效的研究方法作为指导.首先分析了航天装备体系的层次性特征,然后对基于任务分析的航天装备体系研究方法的思想和步骤进行了详细的阐述,方法以军事需求为切入点,以作战能力指标、任务指标、技术指标三类指标所建立的指标体系为术语标准贯穿始终,通过层层分解、逐层细化、反复迭代,最终给出满足军事需求的航天装备体系技术方案.最后从某一具体作战样式对航天装备体系的军事需求出发,研究了方法的具体实现,建立了指标体系.