舰载机典型调运方案推演与时序优化

[目的]为提高舰载机甲板调运效率,开展舰载机调运路径与时序的快速规划研究.[方法]建立一种基于网络拓扑结构的调运路径快速规划方法,引入舰载机运动模型和轨迹跟踪控制方法,建立仿真推演模型.以典型出动回收作业为例探讨舰载机调运约束条件、调运原则以及优化目标,提出一种调运时序快速优化方法.[结果]仿真推演结果显示,优化算法可...     

舰载机机库调运作业路径

航母舰载机机库调运作业空间狭窄、调运设施特殊等特点决定了航母舰载机调运作业需要合理的路线规划,否则会造成作业环境拥塞、调运作业无序混乱.本文以俄航母舰载机机库内调运作业为研究原型,创建了舰载机调运作业交通网络,通过对交通网络分析,给出了2种舰载机机库调运作业路径选择模型,可为不同布列下舰载机调运作业路线的规划提供决策参考.     

航母机库飞机调运线路数字化设计方法初步研究

通过对栅格解耦法、设定节点法和线路段落划分法这三种方法进行分析，比较了其优缺点，得出航母机库内舰载机的调运线路可采用线路段落划分法。在结合图例的基础上，说明了机库内舰载机调运线路的设计以及线路的优化筛选，从而得出了几条最佳调运线路。同时，也提出了一些需进一步解决的问题：需研究用计算机处理技术来实现布列方案与线路段落划分法方案的智能化接口、采用数字化处理技术来实现调运线路全集表的制作并进行优化筛选。     

基于整数线性规划方法的舰载机航空保障资源优化调度

[目的]为了优化舰载机航空保障资源调度问题,[方法]根据航空母舰(简称航母)舰载机机群航空保障流程特有的串行、并行、柔性特点以及舰载机的起飞顺序,基于整数线性规划方法,建立航空保障资源优化调度的混合整数线性规划模型,利用CPLEX的混合整数线性规划求解器和改进的差分进化算法对资源调度模型进行求解。然后,以"福特"级航母舰载机出动机群保障流程为例进行仿真计算。[结果]结果表明,CPLEX的混合整数线性规划求解器和改进的差分进化算法均可用于求解,但存在求解精度和收敛速度上的差异,需根据实际出动规模和计算需求对计算方法进行选择。[结论]建立的舰载机航空保障资源优化调度模型可以有效指导航空保障资源的优化调度。     

基于改进禁忌搜索算法的舰载机保障作业调度

[目的]舰载机出动能力是航母综合作战能力的重要指标,而舰载机保障作业调度将直接影响舰载机的出动能力,因此对舰载机保障作业进行合理调度能有效提高航母的作战能力。[方法]通过将舰载机保障作业调度问题转换成车间作业调度问题,建立保障作业调度模型。对传统禁忌搜索算法的初始解、搜索策略和禁忌列表长度进行改进,以减少最大完工时间为目标,提出一种改进的禁忌搜索算法来求解该模型。[结果]通过实验仿真验证了改进的禁忌搜索算法对于舰载机保障作业调度问题的适用性,且该改进算法在计算速度和优化结果方面均优于传统禁忌搜索算法。[结论]改进禁忌搜索算法可以有效地对舰载机保障作业调度问题进行求解。     

一种航母甲板作业快速调度算法

针对舰载机飞行作业期间,航母甲板上的各种保障作业具有高度的时间紧迫性、不确定性和动态性,研究舰载机甲板作业的优化调度问题,建立舰载机甲板作业调度问题的组合优化模型,设计求解该问题的启发式规则,将基于启发式规则获得的解作为禁忌搜索算法的初始解,通过摄动策略增强解的质量。仿真结果表明本文提出算法的有效性,且与普通TB、SA算法比,具有收敛速度快、目标函数值更优的特点。     

简化护卫舰的尾流场优化研究

小型舰船在航行中，机库后方产生的不稳定回流区会影响舰载机在甲板上的作业。为了改善舰面流场，保障舰载机在甲板上的安全起降，基于改进的简化护卫舰外形（MSFS），首先结合计算流体力学和人工神经网络方法，预测不同的机库长度L和宽度W对应的回流区大小，建立两种神经网络下的回流区响应面，然后在该响应面上使用粒子群算法得到优化的舰船结构。结果表明：回流区长度随着L和W的变化呈现出明显的非线性变化；与数值模拟结果相比，误差逆传播神经网络得到的回流区长度最大相对误差约为0.9%，径向基函数神经网络得到的最大相对误差约为2.2%；两种神经网络下得到的预测回流区响应面在整体上较为相似，且在两个预测响应面上优化得到的最小回流区长度都为1.93H，和数值模拟结果之间的相对误差约为0.5%。     

基于分层优化策略的一站式保障资源性能指标联合优化方法

[目的]为提高舰载机保障效率,开展一站式保障模式下航空保障资源性能指标的优化设计研究。[方法]建立以最小化保障时间为目标的舰载机甲板作业调度模型,将航母舰面航空保障资源性能指标视为满足区间约束的自变量,构建双层优化模型;基于分层优化策略,采用哈里斯鹰优化算法求解性能指标问题,设计改进的引力搜索算法（GSA）求解甲板作业调度问题。[结果]通过多种典型任务场景的算例仿真,得到了不同出动模式下的最优资源配置方案与保障作业调度方案,验证了求解算法的有效性。[结论]利用所提出的方法可以有效求解一站式保障资源性能指标与保障作业调度的联合优化问题,为一站式保障资源的配置优化提供了一定的理论支撑。     

基于多目标遗传算法的飞行甲板参数化设计优化方法

飞行甲板是航母总体设计的关键和难点,开展飞行甲板设计优化对提高航母的甲板布列、舰载机的出动回收能力等总体设计具有重要意义。为解决飞行甲板设计变量、评估要素众多而带来的总体设计的复杂性和多样性,提出一种全参数化的飞行甲板建模方法,并采用多目标遗传算法,建立飞行甲板多目标设计优化的数学模型和算法。研究表明:飞行甲板参数化模型可准确构建飞行甲板的外形方案,结合多目标遗传算法可有效实现飞行甲板多方案的自动评估和优化,获得多目标优化的前沿解。     

基于阶梯函数插值模型的复合材料层合板铺层优化设计

针对复合材料层合板铺层优化中的离散组合优化属性,本文提出一种提出基于拓扑优化罚函数思想的阶梯函数插值模型,建立复合材料连续变量与离散变量的映射关系,进而运用连续变量优化算法求解离散组合优化问题。基于线性递减权值策略的粒子群算法,考虑层合板最大基础频率,对层合板铺层角度进行离散组合优化设计,并与应用差分进化算法（DE）、模拟退火算法（SA）所得到的结果进行对比。结果表明,3种优化方法得到的最大基础频率一致,证明了提出方法的有效性。     

基于学徒制算法的航母舰载机保障作业调度

[目的]针对舰载机的保障调度问题,提出一种基于学徒制的调度优化算法,以快速制定舰载机保障调度计划。[方法]运用学徒学习思想,将专家示例中的已执行任务与未执行任务成对予以比较,构造样本集,训练基于航母甲板特征的保障任务排班分类器,然后以此为基础设计学徒制舰载机机群保障任务调度算法,并从求解结果、求解时间和资源分配方面与传统的遗传算法进行对比。[结果]结果显示,采用学徒制算法制定的舰载机机群保障调度计划与传统的遗传算法相比结果相当,但收敛速度提升了近4倍,且相比遗传算法能更加平均地分配保障资源。[结论]采用学徒制算法可以充分学习专家的经验,解决静态单目标的舰载机保障调度问题,能为研究动态多目标的舰载机保障调度提供基础。     

基于闭排队网络的弹射器数量配置方法

弹射器配置数量对舰载机出动回收能力有很大影响,因此,在航母设计初期多方案论证阶段,弹射器的数量配置是必须考虑的关键问题之一。针对舰载机起飞过程的排队特点以及整个出动回收过程的闭环特点,基于排队理论建立舰载机出动回收过程的闭排队网络模型,分析弹射器数量对出动回收能力的影响,分析结果可用于支撑弹射器的数量配置设计方案。为验证模型的有效性,采用"高强度"演习中F/A-18舰载机的数据作为参数输入,结果显示模型计算分析结果与"高强度"演习结果一致。     

基于极短期运动预报的舰载机着舰过程仿真分析

[目的]舰载机着舰过程是其整个飞行过程中的一个关键环节,由于受到舰船运动的影响,技术难度较大。[方法]基于舰船极短期运动预报,开展舰载机着舰过程的仿真研究。首先,基于传统的舰船极短期运动预报方法,采用波形匹配和仿射变换,提出一种最优预报算法的确定方法;然后,建立基于光波束导引的舰载机着舰导引系统模型,并提出3个衡量着舰导引系统性能的终端误差指标;最后,开展舰载机着舰过程的仿真研究,分析舰载机对光波束运动轨迹的跟踪偏差及落点分布,得到着舰终端误差。[结果]由仿真结果可知,舰载机的着舰点相对集中,大多位于理想着舰点范围内,着舰终端误差满足着舰引导系统规范的要求。[结论]研究成果对于舰载机的着舰引导具有参考价值。     

改进自适应惯性权重粒子群算法及其在核动力管道布置中的应用北大核心CSCD

[目的]旨在研究非线性自适应惯性权重粒子群优化算法,实现船用核动力一回路系统管道路径的布置优化设计。[方法]根据船用核动力一回路系统的管道布局设计特点,建立一回路系统的管道布局空间模型、约束条件和评价函数;基于管道节点数量,提出一种粒子群优化(PSO)算法的新型定长编码方法,然后结合该编码方法建立方向引导机制;在此基础上,针对粒子群优化算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的缺点,结合辅助线性变化的学习因子,提出一种基于非线性自适应惯性权重的改进粒子群优化算法;将改进粒子群优化算法与协同进化算法相结合,提出一种用于求解分支管道布局问题的协同进化粒子群优化算法,以用于核动力一回路系统的管道布局优化。[结果]仿真结果显示,所提的改进算法与标准算法相比收敛速度提高了40%~50%,不仅能够得到更好的管道布局效果,还解决了标准粒子群优化算法容易陷入局部最优解的问题。[结论]研究成果可为船用核动力一回路系统管道布置的优化设计提供有益的参考。     

一种舰载机调运作业流程优化模型

以俄航母舰载机调运作业为研究原型,分析了舰载机调运作业时序,提出了一种舰载机调运作业流程交通网模型,通过对模型的分析为舰载机调运作业时序提出了优化建议,可以为舰载机调运作业流程的规划提供决策依据.     

基于混合遗传算法的杂货船装载优化问题

杂货船的装载问题属于典型的三维装箱问题,在分析杂货船装载问题的特点的基础上,以船舱空间利用率最大为目标,建立杂货船装载问题的数学模型。针对模型特点,提出一种结合启发式算法和遗传算法的混合遗传算法,设计一种新的三空间划分方法,并对此算法进行仿真试验验证。以文献[3]的一组经典测试数据为实例,经与同类装箱问题中的同类型算法进行对比分析,发现空间利用率达到了92.94%,与其他算法的结果相比具有明显的优势,验证了优化算法的有效性。     

舰载机高强度作业流程仿真研究

舰载机高强度出动回收作业是航母最大作战能力的集中体现,其对甲板资源、舰载机调度等均有很高要求。为系统研究舰载机高强度出动回收作业流程和舰载机调度策略,本文建立了基于随机过程和线性策略的流程调度仿真模型,实现了舰载机自主调度。基于Matlab开发了仿真程序,与美国高强度演习记录的对比表明,该仿真模型精度可靠。研究了2种不同的调度策略,仿真结果表明,调度策略对于舰载机作业安全影响较大,对出动架次率影响不大。     

舰载机作战任务要求到保障要求转换研究

定义任务周期内舰载机装备保障的相关参数,分析舰载机作战单元任务要求到保障要求相关参数之间的约束关系,建立作战任务到保障要求的转换模型。通过最小叉熵原理构造了指数型的舰载机机群恢复度函数M(t),计算舰载机平均保障准备时间,对于进一步的保障任务优化和调度具有重要意义。     

基于正弦函数处理新息的船舶模型参数辨识新算法

[目的]当船舶试验数据样本少时,将面临难以快速、准确辨识船舶模型参数的难题.[方法]基于最小二乘系统辨识算法,采用正弦函数处理新息,提出一种基于正弦函数非线性新息处理的船舶模型参数辨识算法.以"育鲲"船为例进行仿真实验,在只有26组辨识数据的情况下,对比最小二乘法和非线性新息改进最小二乘法的模型参数辨识效果,并利用"育...     

肋骨许用应力对环肋圆柱壳结构设计的影响

[目的]旨在研究不同肋骨的许用应力对圆柱壳结构设计的影响.[方法]采用全因子试验设计和信息熵方法,建立基于综合裕度的环肋圆柱壳多目标优化模型,并利用宽容度排序法对建立的多目标优化模型进行优化求解,以及通过改变肋骨许用应力安全系数,分析肋骨许用应力对圆柱壳各属性均匀度的影响.[结果]结果表明,圆柱壳肋骨应力为主要设计约束...