火控系统故障预测与健康管理技术

故障预测和健康管理(PHM)技术具有故障诊断、故障预测以及健康管理的功能,对降低火控装备维修成本、增强火控系统的完备性以及提高火控系统管理效率具有重要意义。根据通用火控系统发展现状及应用需求,将PHM技术引入到火控系统中。首先介绍了PHM技术原理和国内外发展现状,重点讨论了PHM关键技术和通用火控系统PHM体系结构。最后展望了火控系统PHM技术的发展趋势。     

考虑多性能参数的引信弹簧可靠性评估

弹簧作为引信中常用的储能源,是影响引信可靠性的重要零件,而引信失效会形成重大安全隐患。为了准确预估某引信弹簧贮存期间的可靠度变化,提出了一种基于修正Arrhenius模型的多元正态可靠性评估方法。以应力损失率和永久变形率作为性能参数,设计了恒定应力加速退化试验,获取弹簧在120℃、130℃、150℃和160℃下的退化数据,并采用Anderson-Darling统计量验证退化量的最优分布为正态分布。根据修正的Arrhenius方程,得到弹簧在贮存温度下的退化轨迹曲线。基于多元正态分布建立弹簧贮存可靠度模型,分析弹簧贮存期间的可靠度变化特点。通过与其他可靠度模型对比,该模型预估结果更准确,可为引信的视情维修提供依据。     

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。     

基于改进GM(1,1)模型的导弹贮存可靠性预测方法

针对导弹系统技术复杂、贮存样本量受限、测试数据波动性较大等特点,结合装备的具体情况提出了基于改进GM(1,1)模型的导弹贮存可靠性预测方法。该方法首先利用"对数-幂函数变换"对导弹的历史可靠性数据进行处理,提高数据光滑度,然后依据GM(1,1)模型计算得到可靠性预测值和残差,再利用残差建立残差修正模型,得到残差修正值,减少残差对结果的影响,最后利用残差修正值修正可靠性预测值并还原,求得可靠性最终预测值。实例表明,该改进模型对导弹系统可靠性变化的描述比传统模型更加准确有效,预测结果精度更高,为导弹贮存可靠性预测分析提供了一种有效的改进方法,其算法设计推广性强,可作为其他装备寿命预估的重要工具。     

微处理器容软错误设计量化评估指标及评估方法

针对高可靠微处理器软容错设计,提出了一种新的可靠性度量标准,增强的平均无失效工作量,以解决现有度量标准没有综合考虑性能、面积、功耗开销带来的可靠性降低的缺点;提出了一种评估方法对增强的平均无失效工作量以及两种控制流检测技术进行定量评估。评估结果表明,软硬件结合的控制流检测技术较好地折中了可靠性、性能、面积和功耗。量化评估指标全面考虑了多种开销对微处理器可靠性的影响,采用相应的评估方法可以更加准确地对微处理器可靠性加固手段进行定量评估,以指导设计探索和设计优化。     

考虑修理工可变休假的n中取k系统可靠性模型

针对装备保障中维修调度对装备训练及可靠性的影响,将支队级修理所保障多艘舰船维修工作的情况抽象为单一维修台保障多个系统的维修力量调度分配,引入修理工可变休假策略对其进行描述,以装备结构中常见的n中取k系统为研究对象,针对以往研究利用指数分布等典型分布导致模型约束条件过于严格的问题,利用连续Phase-type分布描述了系统相关随机变量,构建系统可靠性解析模型,通过算例验证了模型适用性,模拟分析了修理工有无休假、修理工休假速率等相关因子对系统运行指标产生的各种影响。算例结果表明,该可靠性模型可以有效复现维修力量调度对n中取k系统可靠性的影响,可为修理工休假次数的合理安排、系统部件数量的优化配置提供理论基础和实践参考。     

电传动装甲车辆负载功率预测实时能量管理策略

针对电传动装甲车辆负载功率预测功能缺失导致控制作用滞后的问题,提出一种具有较高负载功率预测精度的实时能量管理策略。在分析整车结构的基础上,采用理论分析和数据拟合方法,建立各动力源数学模型。将差分自回归移动平均模型和自适应马尔可夫链两种预测方法相结合,设计非平稳趋势性负载功率组合预测方法。在非线性模型预测控制框架下,构建多目标优化函数,采用序列二次规划法在有限时域内实时求解最优控制指令,优化多动力源协调控制过程。依托硬件在环仿真平台进行多路面行驶实验,对比有无功率预测的能量管理控制效果。结果表明,改进的实时能量管理策略对未来负载功率具有较好的预见性,能够显著优化多动力源协调控制过程,提升车辆燃油经济性,稳定母线电压和电池荷电状态,对传统模型预测控制下的工程应用场景具有一定借鉴意义。     

The SSA-BP-based potential threat prediction for aerial target considering commander emotion

The target's threat prediction is an essential procedure for the situation analysis in an aerial defense system. However, the traditional threat prediction methods mostly ignore the effect of commander's emotion. They only predict a target's present threat from the target's features itself, which leads to their poor ability in a complex situation. To aerial targets, this paper proposes a method for its potential threat prediction considering commander emotion (PTP-CE) that uses the Bi-directional LSTM (BiLSTM) network and the backpropagation neural network (BP) optimized by the sparrow search algorithm (SSA). Furthermore, we use the BiLSTM to predict the target's future state from real-time series data, and then adopt the SSA-BP to combine the target's state with the commander's emotion to establish a threat prediction model. Therefore, the target's potential threat level can be obtained by this threat prediction model from the predicted future state and the recognized emotion. The experimental results show that the PTP-CE is efficient for aerial target's state prediction and threat prediction, regardless of commander's emotional effect.     

基于灰色神经网络的装甲部队油料消耗预测

油料消耗量的精确预测直接影响装甲部队后勤保障能力的提升,而传统预测模型精度不高,应用范围也有一定的局限,难以满足信息化战争精确保障的需要。提出一种装甲部队油料消耗预测的组合模型,对历史油料消耗数据和油耗影响因素进行统计分析,求出各影响因素与油耗量的关联度作为权重系数;通过改进GM(1,1)模型预测某部队下一次军事行动的油耗量;用GM(1,1)模型的预测值、加权后的各影响因素值和油耗实际值训练网络,对下一次想定的军事行动油耗量进行预测。通过平均相对误差计算表明,组合预测模型比单一的GM(1,1)模型预测精度高,能够较好地指导部队进行下一步的油料供管工作。     

单站单圈卫星初轨确定方法研究

为实现低轨卫星轨道的快速确定和预报,基于单站单圈雷达站测量数据采用遗传算法和最小二乘法对卫星初轨确定及轨道预测问题进行了研究。通过比较分析不同观测误差下两种方法的仿真结果,验证了初轨确定过程中两种方法的可行性,同时指出了各自的优缺点和适用条件,为不同观测条件下卫星最优初轨确定的方法提供了参考。