舰载机保障作业的静态与动态调度研究

发布时间：2020-06-13 14:10

【摘要】：航母作为搭载舰载机的海上平台,是一项复杂的军事系统工程,其综合作战能力的关键在于舰载机的出动架次率。舰载机在起飞前需要执行一系列的保障工序,因此保障作业效率对其出动架次率有很大影响。由于航母甲板的保障资源有限,环境复杂多变,如何得到一个高效可行的调度方案是近代航母研究中的难点。本文以“福特”级航母作为研究背景,针对舰载机保障作业调度问题展开研究,在柔性作业车间调度问题(FJSP)基础上建立扩展模型,并提出一种混合优化算法GASAT对保障方案进行调度优化,以减少保障作业时间,提高舰载机出动架次率。首先,本文将传统多站式保障模式和一站式保障模式进行比较,以一站式保障模式作为基础,分析保障作业流程及其特征。比较保障作业调度问题与柔性作业车间调度问题,指出两者的异同,并对柔性作业车间调度模型进行扩展,建立可处理柔性和并行工序的扩展模型。然后,本文对遗传算法、禁忌搜索算法和转换瓶颈算法进行分析与融合,提出GASAT算法,来对保障作业静态调度问题进行求解。GASAT算法以遗传算法作为主框架,对种群采用转换瓶颈算法和禁忌搜索算法优化。其中,遗传算法染色体编码采用了三层编码方式,以满足保障工序柔性关系的调度需求;在传统禁忌搜索算法的基础上,对搜索策略和禁忌列表长度进行改进,作为改进禁忌搜索算法应用到GASAT算法中。通过对不同规模的实例进行计算,验证了GASAT算法相对于传统算法的优越性。最后,本文对保障作业中的动态调度问题进行研究,分析由舰载机和保障组造成的动态事件,采用基于滚动窗口的调度策略,将动态调度问题分解为连续的静态调度问题,结合GASAT算法进行求解。通过对包含不同动态事件的案例进行计算,验证了调度方案在动态事件发生之后能够实时调整,保证保障作业过程继续进行。
【图文】：

图 2-2 柔性关系工序（2）在柔性作业车间调度模型中，每个工件都必须按照工艺路线串行加工同一个工件同时进行多项加工工序。但是在舰载机保障作业流程中，可以允障工序同时进行，这些保障工序之间没有约束关系，在保障组人员和保障资突的情况下，可以按照任意的先后次序同时进行。例如，按顺序加油和武器很长时间，为了节省时间，可以同时进行这两项保障工序。这种保障工序之称为并行关系，如图 2-3 所示：图 2-3 并行关系工序.2 建立保障作业调度数学模型

图 2-3 并行关系工序模型舰载机的各项保障工序安排于使得舰载机尽可能快地起飞查，充电，加油和武器加载。的效率可能不相同，导致完成进行，也可以交换一些保障工不能同时处理。，，以最小化最大完工时间作为个可以处理柔性和并行工序单位进行；时间只能执行一项保障工序，
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：E926.392

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本文编号：2711293