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[硕士论文] 陈维康
机械工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:航空母舰的打击作战任务主要依靠舰载机实现,舰载机的出动回收能力和出动架次率直接影响着航母的战斗能力。舰载机能否快速起飞进入作战状态是影响整个航母作战能力的重要因素,而舰载机的起飞过程中甲板调运环节至关重要。如何在有限的甲板空间、资源约束情况下,提高舰载机调度效率是提高舰载机作战能力的重要课题。
  本文主要研究的问题是多舰载机起飞调度任务,将多舰载机起飞调度任务的处理分为四个步骤。首先分析舰载机起飞调度问题:明确舰载机的甲板路径规划及调度问题是主要研究目标。对舰载机的运动学规律进行分析,并且用五边形简化了舰载机的几何模型,采用多边形法对甲板及障碍物进行了几何建模。通过建立碰撞检测系统保证舰载机运动过程的合理性及可行性。第二步对舰载机甲板调度路径进行规划:根据对舰载机运动学分析,针对舰载机的非完整性约束问题,采用了移动机器人领域常用的快速扩展随机树算法并加以改进,采用双向生长的方式提高了算法的效率。通过改进RRT算法与RRT算法的计算结果的对比验证了改进RRT算法的效果。对算法生成的调运路径应用B样条曲线进行平滑处理,使得到的规划路径更加符合实际情况,保证了算法的合理性和可行性。第三步对多舰载机起飞调度方法进行研究:通过对多舰载机起飞调度任务问题的分析,选用遗传算法对舰载机调运至起飞位的序列进行规划,给出了针对课题的遗传算法编码方式、适应度函数以及各种遗传操作的设计和实现步骤。最后以调运路径和起飞序列为基础,在航母甲板仿真平台上进行仿真验证,并对结果进行分析,提出了舰载机的调运优先级策略,对多舰载机起飞调度任务进行进一步优化,并与目前常用的贪心算法所规划出的结果进行比较,验证了本文中算法的有效性。
  仿真结果表明,本文提出的算法可以在具体案例中给出合理、可行的解决方案。通过与贪心算法得出的结果进行对比,本文中算法给出的方案耗时更短,对甲板资源的利用率更高,起飞序列的合理性也更强。为航母仿真平台中舰载机的调运任务提供了合理、可行的解决方案。
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