一种复杂约束条件下舰船任务系统仿真方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种复杂约束条件下舰船任务系统仿真方法，包括：设置仿真约束条件，生成舰船任务系统的初始运行状态，对于此次仿真任务，根据建立的舰船任务系统的运行状态转移方程，获取舰船任务系统在任一个时刻的运行状态；根据舰船任务系统在任一个时刻的运行状态以及此时舰船任务系统已运行时间，判断此次仿真任务是否达到结束条件；当此次仿真任务达到结束条件时，执行下一次仿真任务，直到仿真任务的总数达到仿真次数；计算所有仿真任务的成功率。本发明专利技术实施例通过在各种复杂约束条件下，对舰船任务系统的成功性进行建模与仿真，准确分析影响舰船任务系统成功性的主要因素，为舰船任务系统的可用性提供基础。为舰船任务系统的可用性提供基础。为舰船任务系统的可用性提供基础。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂约束条件下舰船任务系统仿真方法


[0001]本专利技术涉及船只装备领域，更具体地，涉及一种复杂约束条件下舰船任务系统仿真方法。

技术介绍

[0002]舰船任务系统在执行任务期间会受到各种各样的约束与限制，包括使用约束、维修约束和保障资源约束等，这些约束与限制都会影响任务系统的成功性。
[0003]因此，需要深入分析影响舰船任务系统运行的主要使用约束、维修约束和保障资源约束，研究在这些约束条件下的任务系统成功性建模与仿真，以便定量分析影响任务成功性的主要因素。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种复杂约束条件下舰船任务系统仿真方法，能够定量分析影响舰船任务系统成功性的主要因素。
[0005]本专利技术实施例提供的复杂约束条件下舰船任务系统仿真方法，包括：
[0006]S1，设置初始仿真参数，所述初始仿真参数至少包括舰船任务系统的使用约束条件、维修约束条件、保障资源约束条件、每一次仿真任务的结束条件和仿真次数；
[0007]S2，生成舰船任务系统的初始运行状态，对于此次仿真任务，根据建立的舰船任务系统的运行状态转移方程，获取舰船任务系统在任一个时刻的运行状态；
[0008]S3，根据舰船任务系统在任一个时刻的运行状态以及此时舰船任务系统已运行时间，判断此次仿真任务是否达到结束条件；
[0009]S4，当此次仿真任务达到结束条件时，执行下一次仿真任务，重复执行S2
‑
S4，直到仿真任务的总数达到仿真次数；
[0010]S5，计算所有仿真任务的成功率。
[0011]本专利技术实施例提供的一种复杂约束条件下舰船任务系统成功性仿真方法，通过在各种复杂约束条件下，对舰船任务系统的成功性进行建模与仿真，准确分析影响舰船任务系统成功性的主要因素，为舰船任务系统的可用性提供基础。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例提供的一种复杂约束条件下舰船任务系统成功性仿真方法流程图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0014]图1是本专利技术实施例提供的一种复杂约束条件下舰船任务系统仿真方法流程图，
如图1所示，仿真方法包括：S1，设置初始仿真参数，初始仿真参数至少包括舰船任务系统的使用约束条件、维修约束条件、保障资源约束条件、每一次仿真任务的结束条件和仿真次数；S2，生成舰船任务系统的初始运行状态，对于此次仿真任务，根据建立的舰船任务系统的运行状态转移方程，获取舰船任务系统在任一个时刻的运行状态；S3，根据舰船任务系统在任一个时刻的运行状态以及此时舰船任务系统已运行时间，判断此次仿真任务是否达到结束条件；S4，当此次仿真任务达到结束条件时，执行下一次仿真任务，重复执行S2
‑
S4，直到仿真任务的总数达到仿真次数；S5，计算所有仿真任务的成功率。
[0015]可以理解的是，舰船任务系统在执行任务期间会受到各种各样的约束与限制，包括使用约束、维修约束和保障资源约束等，这些约束与限制都会影响任务系统的成功性。因此，需要深入分析影响舰船任务系统运行的主要使用约束、维修约束和保障资源约束，研究在这些约束条件下的任务系统成功性建模与仿真，以便定量分析影响任务系统成功性的主要因素。
[0016]基于此，本专利技术实施例提出了在复杂约束条件下对舰船任务系统的成功性进行仿真，设置初始仿真参数，包括各种复杂约束条件、每一次仿真任务的结束条件以及仿真的总次数。开始仿真时，生成每一次仿真任务的初始运行状态，对于任何一次仿真任务，根据建立的舰船任务系统的运行状态转移方程，得到舰船任务系统在任意时刻的运行状态。对于任意时刻，可通过舰船任务系统的运行状态以及此时舰船任务系统已经运行的时间，判断此次任务是否结束，如果结束，则记录此次任务是成功还是失败。此次任务仿真结束后，对下一个任务进行仿真，直到仿真任务的次数达到设定的仿真任务总次数。
[0017]统计所有仿真任务中成功的次数和失败的次数，计算所有仿真任务的成功率。
[0018]在一种可能的实施例方式中，可以理解的是，在舰船任务系统执行任务期间，影响任务系统运行的主要因素通常包括使用约束、维修约束和保障资源约束等三个方面。
[0019]其中，在舰船任务系统执行规定任务的过程中，操作人员不仅需要高效完成规定的任务，而且还需要统筹兼顾到船只其它任务的运行，常常对组成任务系统的部分单元的使用提出一定的使用约束或限制，这些对单元的使用约束或限制常常反映在使用规则之中。如常见的任务系统使用约束条件包括：
[0020](1)单元状态最大持续时间。任务系统在执行任务期间对部分单元在某种状态下的持续运行时间进行限制。如一个由主单元和备用单元组成的冗余任务系统，当主单元出现故障，则由备用单元承担相应功能，但是，由于备用单元的功能精度差于主单元，从满足任务要求角度，通常规定备用单元的最大运行时间。
[0021]当部分单元有最大持续时间的规定时，这些约束条件将影响任务系统的状念转移进程。设单元A
i
在状态S
i
下持续时间超过T
i,max
时，将导致任务系统无法满足规定的精度要求。若任务系统进入当前状态时，单元A
i
由其它状态转移至状态S
i
，此时，单元A
i
的状态S
i
的实际持续时间为：
[0022][0023]其中，T
i(k)
是单元A
i
在状态S
i
下的对应寿命，由于单元A
i
受到最大持续时间的影响从而间接地影响到任务系统的状态转移。
[0024](2)单元状态最小持续时间约束,即限制舰船任务系统中的部分单元在某种状态
下的最小持续时间，如惯性导航设备的最小启动时间等。类似地，当单元A
i
在状态S
i
下规定了最小持续时间为T
i,min
时，若系统进入当前状态时，单元A
i
由其它状态转移至状态S
i
，此时，应生成从状态S
i
对应分布的随机变量T
i(k)
。此时，单元A
i
的状态S
i
的实际持续时间为：
[0025][0026]对于舰船任务系统的维修约束分析，为了有效提高任务系统的成功性，不仅需要对故障单元进行及时维修，而且还需要根据单元的使用与维修特点，规定了单元的维修要求，如单元的定期维护与保养、定期维修等，这些单元的维修要求可提高单元的可用性，进而影响任务系统的成功性。如常见的系统维修约束包括：
[0027](1)单元最大允许维修时间约束。在舰船系统中，某些单元故障后需要及时进行维修，即在规定时间范围内将该故本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂约束条件下舰船任务系统仿真方法，其特征在于，包括：S1，设置初始仿真参数，所述初始仿真参数至少包括舰船任务系统的使用约束条件、维修约束条件、保障资源约束条件、每一次仿真任务的结束条件和仿真次数；S2，生成舰船任务系统的初始运行状态，对于此次仿真任务，根据建立的舰船任务系统的运行状态转移方程，获取舰船任务系统在任一个时刻的运行状态；S3，根据舰船任务系统在任一个时刻的运行状态以及此时舰船任务系统已运行时间，判断此次仿真任务是否达到结束条件；S4，当此次仿真任务达到结束条件时，执行下一次仿真任务，重复执行S2
‑
S4，直到仿真任务的总数达到仿真次数；S5，计算所有仿真任务的成功率。2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述舰船任务系统包括多个单元，所述舰船任务系统的使用约束条件包括单元状态最大持续时间约束和/或单元状态最小持续时间约束；当设置有单元状态最大持续时间约束时，单元A
i
的状态S
i
的实际持续时间为：当设置有单元状态最小持续时间约束时，单元A
i
的状态S
i
的实际持续时间为：其中，i表示单元的编号，T
i(k)
为单元A
i
在状态S
i
的对应寿命，T
i，max
为设置的单元状态最大持续时间，T
i,min
为设置的单元状态最小持续时间，k为第k个运行状态。3.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述维修约束条件包括单元最大允许维修时间约束和单元定期检修约束，所述保障资源约束条件至少包括备件保障能力约束。4.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述S2包括：构建舰船任务系统在第k个运行状态的状态持续时间的表达方程；根据舰船任务系统在第k个运行状态的状态持续时间以及每一个单元的状态持续时间，建立舰船任务系统从第k个运行状态转移到第(k+1)个运行状态的判决条件；基于建立的舰船任务系统运行状态转移的判决条件，构建舰船任务系统的运行状态集合中，每两个运行状态之间的状态转移矩阵，所述状态转移矩阵描述了舰船任务系统的运行状态集合中，每两个运行状态之间能否转移。5.根据权利要求4所述的仿真方法，其特征在于，所述构建舰船任务系统在第k个运行状态的状态持续时间的表达方程包括：设舰船任务系统的当前运行状态为其中，舰船任务系统中总共有n个单元，在舰船任务系统运行状态下处于工作状态和故障状态的单元数为h，对应的h个单元分别为A1,A2,...,A
h
，为舰船任务系统的每一个单元的运行状态；对于舰船任务系统运行状态h个单元在该运行状态下的运行持续时间分别为
舰船任务系统在运行状态下的运行持续时间与使用约束条件、维修约束条件、保障资源约束条件以及h个单元在该运行状态下的运行持续时间之间的关系式能够表示为：其中，Use_restrn,Rep_restrn,Res_restrn分别表示使用约束条件、维修约束条件和保障资源约束条件。6.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述建立舰船任务系统从第k个运行状态转移到第(k+1)个运行状态的判决条件包括：舰船任务系统从当前运行状态转移到下一个运行状态的判决条件为：其中，表明单元A...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁昊劼，邵松世，刘海涛，刘超，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：