摘要 .舰载机维修与服务保障(MSSCA)是一个涉及多种资源和活动且需要优化的复杂过程,可视为多资源约束多项目调度问题(MRCMPSP)。优化完工时间并获得主动稳健调度以适应动态飞行甲板环境的变化具有重要意义。本文开发了一种关键链方法(CCM),用于时间关键和资源受限的舰载机保障稳健调度。CCM 包括在多资源约束和时间关键问题下制定理想的确定性计划,并在计划末尾添加项目缓冲(PB)以获得稳健的主动调度并处理不确定性。采用三角模糊数(TFN)描述各活动持续时间,计算PB大小,得到活动持续时间与缓冲区大小之间的适当比例。在数值研究中,设计了不同规模的模拟来计算稳健优化调度。计算结果表明,舰载机保障稳健调度CMM可以在资源分配的稳健主动优化调度中做出更好的决策。
如何自主规划出协同运动轨迹并及时准确地控制舰载机的运动是提升整体甲板作业效率的关键。本文主要讨论的问题是多舰载机协调轨迹规划策略及牵引机与舰载机的协同控制。首先,建立无拖杆牵引系统运动学模型和三自由度动力学模型;其次,提出一种飞机系统协同进化机制以确保多飞机协调轨迹规划并基于混合RRT∗算法生成适应于牵引机系统的轨迹;其次,在不完全约束和各种物理条件约束下,设计双层闭环控制器实现甲板上牵引机系统的轨迹跟踪。外层模型预测控制器有效控制载机与牵引车的协同运动,内层基于自适应模糊PID控制的力矩控制策略严格保证系统的稳定性。仿真结果表明,与反步控制和LQR算法相比,该控制器具有更快、更精确的控制速度,对有初始偏差的直线轨迹、大曲率正弦曲线、甲板上的复杂轨迹具有更强的鲁棒性。
针对舰载机拦阻过程中甲板着舰空间有限所带来的安全问题,建立了舰载机着舰拦阻动力学模型,基于批量仿真方法定义飞机拦阻过程中横侧向动力学安全包线,研究拦阻过程中包线内关键点的动态响应。随后,基于合理的安全评价指标,研究发动机推力、飞机质量对拦阻安全包线的影响,给出甲板拦阻的安全状态包线。然后,利用特有的Hamilton-Jacobi偏微分方程,通过反演得到舰载机着舰拦阻过程中横侧向动力学安全包线。结果表明,发动机推力、着舰质量对拦阻安全边界内的偏航角影响不大。另外,发动机推力和飞机质量对拦阻安全边界内的偏航角影响不大。