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- 基于冲突点到达时间的航空器自主间隔控制律
- 作者： 李岱潍 汤新民 陆晓娜 汤盛家 来源： 系统工程与电子技术 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理 自主间隔控制 水平交叉冲突 冲突点到达时间
- 描述： 在航路巡航阶段将部分间隔保持责任由管制员移交给飞行员，可在降低管制负荷的同时提升空域安全运行效率。针对新一代分布式空管模式，本机航空器基于交叉点到达时间将存在潜在冲突的目标航空器作为间隔控制目标机，构建交叉冲突中分别基于时间与空间的指定间隔值的自主间隔控制模型；以调整航空器机动飞行的校准空速作为航空器的自主间隔控制策略，通过控制本机航空器校准空速实现对两航空器间隔的有效控制。设置水平交叉冲突场景进行仿真对比实验，仿真结果表明了所提间隔控制策略用于分布式自主间隔保持的有效性及实用性。
- 基于Petri网的航空发动机车间维修过程建模及其应用研究
- 作者： 汤新民 来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 网建模 等级推理与决策 过程管理与监控 服务能力评价 航空发动机维修 Petri
- 描述： 与离散制造车间不同，航空发动机维修车间具有维修等级的不确定性、发动机构型的动态性、维修时间的随机性以及过程数据采集困难和维修设备柔性差等特点。为提高维修车间作业的自动化和决策科学化水平，本文采用基于 Petri 网的离散事件动态系统建模理论，开展了航空发动机维修车间逻辑层次、时间层次和统计层次模型的建模与应用研究。 在逻辑层次建模方面，针对发动机维修等级推理中的不确定性，建立基于模糊 Petri 网的发动机故障评估、性能评估知识表达模型，研究知识库的定性和定量推理算法。为使等级决策知识库系统具有自适应能力，提出了基于元模型的发动机性能评估知识库学习算法。为实现发动机分解装配工艺制定的自动化，采用基于优先约束关系的装配 Petri 子网对航空发动机部件的装配序列进行了建模，并采用离散时间最小值原理，将最优装配序列规划和选择性序列规划问题分别转化为固定端点和自由端点的最优控制问题，降低了计算复杂度。 在时间层次建模方面，为识别与预测维修工作流时间计划可能存在的时间违反问题，提出了面向维修任务分解结构的“自顶向下”层次细化工作流建模方法，分析了层次细化后保持原网可调度性不变的等价变换原则，在此原则下给出了基于极大极小代数的工作流执行时间矩阵验证算法。针对发动机总装作业中不同维修工艺对设备资源的需求冲突，进行了面向资源冲突的Petri 网建模。将离散模型转化为连续模型，并对该模型的周期性和稳态性进行了分析。还采用粒子群优化算法以资源最大利用率为目标对资源路由策略进行了优化。 在统计层次方面，采用扩展随机 Petri 网对发动机在维修车间的转移过程进行了建模，并引入随机 Petri 网平均值分析算法，利用单维修等级下系统的性能指标对多维修等级性能指标进行修正，还采用平方变差系数方法实现服务时间从指数分布向正态分布的逼近，进而实现对多等级、服务时间为正态分布的车间维修能力进行评价，找出影响维修能力的主要环节。 最后，在上述理论研究的基础上，完成了航空发动机计算机辅助维修系统的建立。该系统包含维修等级推理、维修工作流分析验证、发动机构型及零部件跟踪、维修资源调度和维修系统能力评价五个模块。在北京飞机维修工程有限公司的应用效果表明，该系统提高了维修决策与分析的智能化水 平，降低了航空维修差错的可能性，提高了维修资源的利用率，缩短了发动机的维修周期。
- 基于Petri网的航空发动机车间维修过程建模及其应用研究
- 作者： 汤新民 来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 网建模 等级推理与决策 过程管理与监控 服务能力评价 航空发动机维修 Petri
- 描述： 与离散制造车间不同，航空发动机维修车间具有维修等级的不确定性、发动机构型的动态性、维修时间的随机性以及过程数据采集困难和维修设备柔性差等特点。为提高维修车间作业的自动化和决策科学化水平，本文采用基于 Petri 网的离散事件动态系统建模理论，开展了航空发动机维修车间逻辑层次、时间层次和统计层次模型的建模与应用研究。 在逻辑层次建模方面，针对发动机维修等级推理中的不确定性，建立基于模糊 Petri 网的发动机故障评估、性能评估知识表达模型，研究知识库的定性和定量推理算法。为使等级决策知识库系统具有自适应能力，提出了基于元模型的发动机性能评估知识库学习算法。为实现发动机分解装配工艺制定的自动化，采用基于优先约束关系的装配 Petri 子网对航空发动机部件的装配序列进行了建模，并采用离散时间最小值原理，将最优装配序列规划和选择性序列规划问题分别转化为固定端点和自由端点的最优控制问题，降低了计算复杂度。 在时间层次建模方面，为识别与预测维修工作流时间计划可能存在的时间违反问题，提出了面向维修任务分解结构的“自顶向下”层次细化工作流建模方法，分析了层次细化后保持原网可调度性不变的等价变换原则，在此原则下给出了基于极大极小代数的工作流执行时间矩阵验证算法。针对发动机总装作业中不同维修工艺对设备资源的需求冲突，进行了面向资源冲突的Petri 网建模。将离散模型转化为连续模型，并对该模型的周期性和稳态性进行了分析。还采用粒子群优化算法以资源最大利用率为目标对资源路由策略进行了优化。 在统计层次方面，采用扩展随机 Petri 网对发动机在维修车间的转移过程进行了建模，并引入随机 Petri 网平均值分析算法，利用单维修等级下系统的性能指标对多维修等级性能指标进行修正，还采用平方变差系数方法实现服务时间从指数分布向正态分布的逼近，进而实现对多等级、服务时间为正态分布的车间维修能力进行评价，找出影响维修能力的主要环节。 最后，在上述理论研究的基础上，完成了航空发动机计算机辅助维修系统的建立。该系统包含维修等级推理、维修工作流分析验证、发动机构型及零部件跟踪、维修资源调度和维修系统能力评价五个模块。在北京飞机维修工程有限公司的应用效果表明，该系统提高了维修决策与分析的智能化水 平，降低了航空维修差错的可能性，提高了维修资源的利用率，缩短了发动机的维修周期。
- 基于全局优化算法的航空器最优间隔配置（英文）
- 作者： 任宣铭 汤新民 来源： Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 序列二次规划 最优间隔分配 动态规划 全局最优控制 最优控制律
- 描述： 针对传统连续控制方法在计算多变量冲突解脱时计算复杂度高，并且易陷入局部最优解的问题，提出了一种动态规划-序列二次规划的组合算法（Dynamic programming-sequential quadratic programming, DP-SQP）。动态规划算法用以根据航空器间隔模型的时间特性将冲突解脱的决策过程离散为一系列易于求解的子阶段，并从初始阶段逐段递推至最终阶段解出全局最优解；针对各子阶段采用序列二次规划算法求解最优值函数以及最优控制律。通过设计与传统算法的对比仿真，验证了组合算法的优越性。通过设计跟驰和交叉冲突仿真实例验证了组合算法对于不同冲突场景的适应性。仿真结果表明组合算法的间隔配置策略在中短距离以及较大航路夹角的情况下，能够保证两机间隔维持在最小安全间隔以上，并具有较好的间隔配置结果。
- 基于大地坐标系的IMM航空器短期航迹外推
- 作者： 汤新民 郑鹏程 来源： 系统工程与电子技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 轨迹跟踪 空中交通管理 短期航迹外推 交互式多模型
- 描述： 针对航路飞行阶段的航空器，通过对比空间直角坐标系和大地坐标系的优劣，采用大地坐标系表示航空器的位置；基于大地坐标系，将航空器的运动解耦成3个方向上的独立运动，分别建立每个方向上的子模型；使用交互式多模型(interacting multiple model, IMM)算法对航空器的航迹进行跟踪。仿真结果表明，基于大地坐标系的IMM算法对于航空器有很好的轨迹追踪性能；根据航空器末时状态及各个子模型的概率分布进行航空器的航迹短期外推，基于大地坐标系的IMM算法的航迹外推性能优于基于空间直角坐标系的IMM算法的航迹外推性能。
- 基于全局优化算法的航空器最优间隔配置（英文）
- 作者： 任宣铭 汤新民 来源： Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 序列二次规划 最优间隔分配 动态规划 全局最优控制 最优控制律
- 描述： 针对传统连续控制方法在计算多变量冲突解脱时计算复杂度高，并且易陷入局部最优解的问题，提出了一种动态规划-序列二次规划的组合算法（Dynamic programming-sequential quadratic programming, DP-SQP）。动态规划算法用以根据航空器间隔模型的时间特性将冲突解脱的决策过程离散为一系列易于求解的子阶段，并从初始阶段逐段递推至最终阶段解出全局最优解；针对各子阶段采用序列二次规划算法求解最优值函数以及最优控制律。通过设计与传统算法的对比仿真，验证了组合算法的优越性。通过设计跟驰和交叉冲突仿真实例验证了组合算法对于不同冲突场景的适应性。仿真结果表明组合算法的间隔配置策略在中短距离以及较大航路夹角的情况下，能够保证两机间隔维持在最小安全间隔以上，并具有较好的间隔配置结果。
- 基于大地坐标系的IMM航空器短期航迹外推
- 作者： 汤新民 郑鹏程 来源： 系统工程与电子技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 轨迹跟踪 空中交通管理 短期航迹外推 交互式多模型
- 描述： 针对航路飞行阶段的航空器，通过对比空间直角坐标系和大地坐标系的优劣，采用大地坐标系表示航空器的位置；基于大地坐标系，将航空器的运动解耦成3个方向上的独立运动，分别建立每个方向上的子模型；使用交互式多模型(interacting multiple model, IMM)算法对航空器的航迹进行跟踪。仿真结果表明，基于大地坐标系的IMM算法对于航空器有很好的轨迹追踪性能；根据航空器末时状态及各个子模型的概率分布进行航空器的航迹短期外推，基于大地坐标系的IMM算法的航迹外推性能优于基于空间直角坐标系的IMM算法的航迹外推性能。
- 航路序贯飞行条件下的航空器自主间隔控制
- 作者： 汤新民 郑鹏程 来源： 南京航空航天大学学报 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理 飞行跟驰模型 自主间隔控制 滚动时域控制 水平间隔保持
- 描述： 航路序贯飞行条件下的航空器自主间隔控制
- 航路序贯飞行条件下的航空器自主间隔控制
- 作者： 汤新民 郑鹏程 来源： 南京航空航天大学学报 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理 飞行跟驰模型 自主间隔控制 滚动时域控制 水平间隔保持
- 描述： 航路序贯飞行条件下的航空器自主间隔控制