协同决策机制下航空运输系统不正常航班问题研究

作者： 唐小卫   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 不正常航班　　协同决策　　数学模型　　优化算法　　三维仿真  

描述： 由不正常航班引发的问题不仅给旅客带来诸多不便,也给航空运输系统造成巨大的经济损失。不正常航班问题已经成为影响航空运输系统运营效率和服务质量的核心问题。航空运输系统由航空公司、机场和空管三个子系统组成,协同决策(Collaborative Decision Making,CDM)机制已被欧美等航空发达国家证明是提高航空运输系统效率的有效管理技术。它是一种协同合作的理念,通过整合空域管理者(空管)和使用者(机场和航空公司)提供的数据得出更准确的信息,并且使管理者和和使用者共享决策信息。研究协同决策机制下航空运输系统不正常航班问题,对于提高航空运输系统的竞争力,满足日益增长的航空运输需求,具有重要的意义。本文以协同决策机制下航空运输系统不正常航班相关问题为研究对象,主要研究工作如下:构建了CDM机制下不正常航班问题决策系统框架,并详细阐述框架内各子系统的决策主体、信息需求、信息传递方式和平台支持,分析了框架内各子系统的决策模式、决策要求和决策内容等。CDM机制要求各航空公司及时制定出最优的不正常航班恢复策略,这是各航空公司和空管信息交流的基础。为此首先研究了航空公司不正常航班恢复的建模问题,详细分析了已有的资源指派模型、多商品网络流模型和时间离散近似模型的优点和不足,在此基础上将飞机就绪时间、飞机流不平衡约束、航班时空衔接特性、多机型调度和合并航班成本计算等问题加入资源指派模型,使新模型更符合CDM机制下航空公司的实际运行。然后针对新建的不正常航班恢复模型设计了一种启发式算法——贪婪随机模拟退火算法。新算法通过限制飞机路线对的数量以提高算法的时间效率;在GRASP算法的基础上添加航班串取消操作作为邻域解的构造方式之一,以解决流不平衡;设计邻域解备选池并引入基于模拟退火算法的搜索策略,有效降低了问题陷入局部最优解的概率。实例表明所建模型和设计算法的有效性,其结果与GRASP算法相比具有明显的优越性,在算法的时间效率和求解质量之间取得较好的平衡,能够满足CDM机制对航空公司实时决策和优化决策的要求。机场终端已成为空中交通网络的瓶颈,现有的研究工作重点关注飞机正在执行的航班性质,忽略了前后航班的衔接关系和延误波及问题。本文基于CDM机制提出将航空公司航班优先选择权引入机场终端流量优化模型,并分析航班取消信息和航班优先选择信息对流量优化方案的影响。机场场面管理是CDM的应用领域之一,飞机推出是机场场面管理的重要内容。为解决不正常航班影响下飞机推出地面冲突增多、航班延误加剧和机场盲区影响等问题,分析了飞机推出流程,设计了飞机推出程序,包括推出程序命名、停机位组合和推出程序标识等内容;建立了停机位组合优化设计模型,提出一种层级迭代搜索算法,并实例验证了模型和算法的有效性。对飞机推出程序进行三维仿真研究。在考虑了飞机滑入对飞机推出的影响后,选取模糊随机Petri网作为建模工具,使推出模型具有模糊随机性;以ServiceModel软件为平台,开发飞机推出三维可视化仿真系统,重点对推出延迟时间、推出安全间隔和单位时间推出架次三项指标进行分析。仿真结果表明设计的推出程序方案在安全和效率方面均能满足停机坪运行的要求。

基于显微图像与XRF技术的航空发动机油液分析系统研究

作者： 毛国强   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　油液分析　　显微图像　　XRF　　磨粒识别  

描述： 油液在现代发动机中的地位犹如人体中的“血液”,在发动机的性能寿命中起着关键的作用。因此对这些“血液”提出一套有效的监测与分析方法是航空发动机故障诊断的重要手段。油液分析就是对机械设备使用的油液的物理、化学性能以及油液中所含磨屑杂物等进行分析的技术,包括油液理化性质分析、污染分析和磨粒分析。 本文从航空发动机油液分析的工程需要出发,分别对数字显微图像技术和XRF技术进行了研究,并在此基础上开发出将油液污染分析、磨损颗粒自动识别以及磨粒元素分析技术融合起来,实现航空发动机系统综合监测和诊断的分析系统。 本文首先研究显微光学成像技术,改进并确定成像系统各硬件参数;其次针对同位素X荧光分析技术,在激发源、探测器、XRF传感器的几何设计、电源电路、成形放大电路以及多道脉冲分析器等方面进行了较为系统的研究。激发源采用放射性同位素钚238;探测器采用电制冷方式的、高灵敏度Si-PIN型探测器;根据“源-样-探”理想模型,确定传感器采用“边源激发”(即环状源)形式;设计专门的电源转换电路,将单一电源转换成四组电压输出;根据Si-PIN探测器以及后续MCA的要求设计成形放大电路;研究多道脉...

航空企业管理中数字化驱动技术研究与应用

作者： 宋利康   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 数字化驱动　　   企业模型　　   ERP可配置性　　   权限管理   企业模型到ERP的映射技术　　  

描述： 。本文的主要研究成果如下:1.提出了基于过程工程的航空企业建模技术。结合航空企业的特点,改进了原来的四元组企业模型,建立了六元组航空企业模型,并定义了企业模型描述语言,实现了企业模型仿真与优化。这是在

航空发动机性能寻优控制技术研究

作者： 孙丰诚   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 量子算法　　   优化控制模式　　   性能寻优控制　　   航空发动机　　   参数整定   飞/推综合控制　　   优化计算机　　   PID控制器　　  

描述： 航空发动机性能寻优控制技术是飞行/推进系统综合控制一个极其重要的研究内容。利用当前飞机和发动机综合信息优化发动机工作点,以使发动机工作在最优状态,充分发挥其性能潜力,是性能寻优控制技术的研究目标。本文围绕航空发动机性能寻优这一主题,开展了系统而深入的探讨。 本文第一章首先介绍了发动机性能寻优控制技术的发展概况和国内外研究现状,指出了存在的问题和挑战,以便有针对性地进行研究。第二章继而介绍发动机性能寻优控制所涉及的必备知识基础,主要包括发动机部件级模型、机载自适应模型的建立方法,几种典型的发动机性能寻优控制优化模式及各模式的优化原理,为下一步的深入研究打下了铺垫。第三章详细阐述了线性规划算法在航空发动机性能寻优控制中的应用。针对双转子涡轮风扇发动机,在借鉴前人研究成果的基础上,对原有设计方法进行了一定改进,开发了全新的在线性能寻优控制系统,搭建了不同的仿真平台,并进行了大量数字仿真实验。第四章指出了线性规划算法应用于发动机性能寻优控制中的缺陷,提出了将非线性的序列二次规划算法作为核心算法的解决方案,并设计了使用序列二次规划算法的在线性能寻优控制系统,进行了大量数字仿真实验,并与线性规划算法进行...

基于静电感应的航空发动机气路监测技术研究

作者： 文振华   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　预测与健康管理　　静电监测　　静电传感器　　信号处理　　粗糙集　　神经网络  

描述： 荷电颗粒的形成机理、气路电荷水平的组成及影响因素,介绍了静电监测系统构成及基本原理,然后针对静电监测的关键技术展开了研究:(1)传感器技术研究设计了适合于气路高温环境的静电传感器;针对通过解析方法或

航空航天上市公司投资价值评估方法及其应用研究

作者： 樊继浩   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空航天　　上市公司　　价值增值　　评估模型　　洪都航空  

描述： 航空航天类上市公司是我国股票市场非常特殊的一个群体，由于她们均脱胎于军工企业集团，除了具有上市公司的一般属性，还肩负着特殊的政治任务，因此，一般的估值方法并不能完全反映航空航天类上市公司的价值，本文从价值增值的角度来研究航空航天上市公司的投资价值。 本文研究了航空航天上市公司的价值增值规律，明确了价值增值机理。在影响因素分析及公司体制环境分析的基础上，探索了航空航天上市公司价值增值的机理，找到了航空航天上市公司价值增值的主要原因，并对航空航天上市公司价值增值进行了细分。 在航空航天上市公司价值增值细分的基础上，构建了航空航天上市公司的价值增值度量模型，根据各具体的价值形式及影响因素，在充分考虑国内外已有研究成果的基础上，引入实物期权理论、协同效应理论、现金流量贴现理论、人力资本理论等对各具体的价值增值形式进行了建模研究，构建了能够有效计量的数学模型，为航空航天上市公司定价提供了一种有效的分析手段。 进行了航空航天上市公司价值增值度量的案例分析。为验证研究成果的有效性，本文引入江西洪都航空股份有限公司实际案例进行了应用研究，在综合分析的基础上把航空航天上市公司的价值增值度量模型应用于对洪都航空的价值评估中去，发现公司的投资价值，提出投资建议。

航空发动机视情维修管理中的下发预测技术研究

作者： 胡昊磊   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　视情维修　　维修决策　　下发预测  

描述： 与方法,为发动机日常的维修和下发决策提供指导。论文主要研究内容如下:1.在发动机视情维修的理论基础下,分析总结了航空发动机的性能监控技术、维修管理和下发预测方法。其中在性能监控中主要介绍了发动机滑油

支持向量回归机及其在智能航空发动机参数估计中的应用

作者： 赵永平   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　智能发动机　　推力估计　　解析余度　　传感器故障　　支持向量回归机　　算法  

描述： 智能发动机控制作为航空发动机最值得发展的先进控制概念,它包括的内容非常丰富。因而,本文重点研究了智能发动机控制中的推力估计器设计和解析余度技术。推力估计器在智能发动机控制中的直接推力控制和性能退化缓解控制中都有重要应用;智能发动机控制中的高可靠性控制就是针对传感器故障而提出的,而要保证传感器工作的可靠性,发展先进的解析余度技术是一种有效的途径。在设计推力估计器和发展解析余度技术的过程当中,作者利用了机器学习中具有统计学基础和优良泛化能力的支持向量回归技术,并针对原有算法的一些缺点和不足之处提出了许多有价值的算法和观点,更重要的是,作者将自己提出的算法应用到了推力估计器设计和解析余度技术当中并取得了满意的效果。本文的主要研究内容如下:首先针对经典支持向量回归机不能抑制系统中存在的奇异点问题提出了截尾ε-不敏感损失函数,并进而提出了截尾支持向量回归机。截尾支持向量回归机不仅能抑制系统中存在的奇异点而提高回归机的泛化能力,还减少了支持向量的数目,提高了实时性。由于截尾支持向量回归机涉及到非凸优化问题,因而作者利用CCCP技巧,将非凸优化问题转化为一系列凸优化问题,才使这个非凸优化问题得以解决。作者在实现截尾支持向量回归机的过程当中从两个角度出发:一是对偶空间;二是原空间。虽然角度不同,但达到的效果基本相同。在分析了硬支持向量回归机产生过拟合现象的原因后,作者提出了利用Greedy Stagewise策略来近似训练硬支持向量回归机,即GS-HSVR算法。这主要是由于Greedy Stagewise策略产生的“早停”现象阻止了硬支持向量回归机过拟合现象的发生,这其实相当于一种正则化策略。和经典的软支持向量回归机比较起来,笔者提出的近似训练算法在泛化能力上和软支持向量回归机相当,但在训练时间和支持向量数目上都有一定的优势。和经典支持向量回归机比较起来,最小二乘支持向量回归机虽然能减轻训练代价,但其解缺乏稀疏性。为了实现其解的稀疏性,作者在介绍FSA-LSSVR算法的基础上,首先提出了LS2SVR算法。这种算法和FSA-LSSVR算法以及一些现存的算法比较起来,无论在训练时间和支持向量数目上都占有一定的优势。和FSA-LSSVR算法比较起来,LS2SVR考虑到了整个训练样本集产生的约束对目标函数的影响,因而在较少支持向量数目的情况下,能取得和FSA-LSSVR一样的泛化能力,并进行了证明。为了进一步实现LSSVR的稀疏性,作者将约简技术和迭代策略结合起来提出了RR-LSSVR算法。与FSA-LSSVR、RLSSVR和LS2SVR相比较,RR-LSSVR算法有更优秀的稀疏性,但这种算法的训练代价也是最大的。为了改善局部变化差异比较大的系统的学习效果,同时也为了利用先验知识和多核学习的优势,作者将半参数技术和多核学习结合起来,提出了两种多核半参数支持向量回归机:一种是多核半参数线性规划支持向量回归机(MSLP-SVR),另一种是稀疏多核半参数最小二乘支持向量回归机(稀疏MSLSSVR)。这两种多核半参数回归机有一个特性,那就是经典的单核回归机是其特例,这也就意味着多核半参数回归机的学习效果不会比经典的单核回归机差。另外,和其他多核学习算法比较起来,作者提出的多核学习算法在泛化能力或者训练时间上占有优势。作者研究和提出这些算法的目的就是为了应用它们。这主要包括两个方面:一是利用RR-LSSVR算法进行推力估计器设计;二是基于GS-HSVR算法提出了一种在线进行传感器故障诊断的解析余度技术。实现直接推力控制和性能退化缓解控制的一个重要环节就是进行推力估计器设计。首先作者基于用于模型选择的留一法来进行推力估计器输入量的选择。在确定完推力估计器的输入量后,用RR-LSSVR算法进行了全包线推力估计器的设计。为了在全包线内设计高精度和高实时性的推力估计器,作者将包线按高度进行分块。紧接着,提出了更合理的对全包线进行分块的方法,那就是将全包线内的点进行聚类。一般来说,每一类中的数据点都是相似的,推力不会相差太大,这就避免了在推力绝对误差基本相同的情况,由于推力相差太多而导致相对误差较大现象的发生。针对航空发动机在服役过程中发生的性能退化现象,在训练过程中加入退化样本后使这个问题得以解决。为了实时地估计出航空发动机运行时的推力值,作者修改了RR-LSSVR算法,在输入端引入反馈的推力值来模拟航空发动机的动态过程而设计了动态过程推力估计器。在智能发动机控制概念中有一种高可靠性控制。所谓高可靠性控制,就是要保证提供给控制器的信号是正确可靠的。针对这个问题,作者将离线GS-HSVR算法进行了适当的改进。改进后的算法即FOAHSVR算法不仅能获得和GS-HSVR相当的泛化能力,更重要的是FOAHSVR是一种在线学习算法。利用FOAHSVR的在线学习性,提出了一种在线进行航空发动机传感器故障诊断的方案,并能对航空发动机的单传感器或者多传感器的偏置故障进行很好的检测、隔离和自适应重构而形成了解析余度技术。为了应对传感器的漂移故障,作者还提出了一种修正策略,实验表明,此修正策略能对航空发动机传感器发生的漂移故障进行有效的检测和自适应重构。

航空发动机混叠振动信号的识别方法研究

作者： 高岳文   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 噪声盲分离   盲源分离   振动信号   稀疏分量分析  

描述： 盲信号处理(BSP)是目前信号处理中最热门的新兴技术之一,它在机械振动信号处理方面的应用还处于起步阶段。国内外的研究大都集中于理论和仿真,而将盲源分离技术应用于实际多混叠振动信号处理方面,还不多见。本文以多个振动实验为基础,展开这方面的研究。本文介绍了独立分量分析(ICA)的原理,研究了基于负熵法的盲源分离技术算法,完成了多个的转子振动实验,获得了关于转子混叠振动信号的丰富的数据。之后对这些实验数据进行了处理,用盲源分离的负熵法分离出了多数信号。通过分析验证所研究的盲源分离算法的有效性和适用性。之后完成了某型航空发动机试车振动信号的分离研究,得到了若干有用的结论,为盲源分离技术在航空发动机上的应用打下了基础,同时也为航空发动机故障诊断提供了一个新的手段。在转子振动实验的基础上,针对不同类型的混叠信号,某些盲源分离算法不能理想地进行分离的情况,本文提出利用其它适当的算法进行处理,如稀疏分量分析(SCA)和带有噪声的盲源分离算法等,以取得更好的分离效果。编制了SOBI和SONS算法的盲源分离程序,对多个实验结果进行盲分离的计算处理并对比分析,取得了很好的分离效果,验证了不同混叠信号需要用与之相...

旋转整流器式航空同步电机起动控制的研究

作者： 曹远志   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 起动控制   旋转整流器式无刷同步电机   单相交流励磁   起动/发电  

描述： 起动/发电双功能系统是现代先进飞机机载电气设备的一个重要发展方向。起动/发电双功能系统不仅能提高飞机的电气性能,还能提高系统运行的稳定性。旋转整流器式无刷同步电机具有功率因数可调、效率高等特点,在飞机电源系统中得到了广泛的应用。要构成基于旋转整流器式同步电机的起动/发电系统,必须解决起动过程的励磁问题。由于无需对旋转整流器式同步电机电机结构进行改动,人们提出了单相交流励磁起动方案。 本文对采用单相交流励磁的旋转整流器式无刷同步电机的起动问题进行了深入的研究。论文对前人提出的单相交流励磁的理论与方法进行了进一步的完善,在单相交流励磁的仿真中建立了考虑铁磁损耗的励磁机模型,指出起动时的励磁电源应为交流电流源,应该充分利用励磁绕组容量,才能有助于产生较大的电磁转矩。文中详细说明了旋转整流器的三种工作模态,及旋转整流器对主发电机励磁电压的影响。建立了matlab仿真模型,采用仿真的手段分别研究了在电机静止和转动时,励磁机的励磁电流的幅值和频率与主发电机励磁电流的关系,总结出起动过程中单相交流励磁电流幅值和频率的最佳控制规律。对于旋转整流器式无刷同步电机的起动控制,论文给出了自控式同步起动方案的基本原...