虚拟原型技术及其在控制系统设计中的应用

虚拟原型技术是当前设计、制造领域中的一个新技术。数字式的虚拟原型机交在很多场合替代物理原型机的使用,大大缩短设计周期,节约设计经费。本文具体分析虚拟原型在控制系统设计中的应用,阐述构筑虚拟原型机所需的应用技术。在控制系统设计中,虚拟原型机可以分成三个层次,分别完成控制律的设计,控制软件的开发和控制系统的定型验证的任务。     

基于虚拟实验方法的滑动窗口协议分析

随着网络技术的飞速发展，如何定量地分析网络的原理，无论对于研究者还是学习者都是十分重要的。建立虚拟网络实验室，是当前网络与研究的设计的先进方法，它的应用使得建立低耗费的复杂网络系统测试平台成为可能。本文通过基于虚拟实验的方法，对三种典型的滑动窗口协议进行分析，用面向对象的方法建立了一个虚拟实验模型,包括体系和主要的类的设计，并介绍了该模型的其他特点。最后通过一些典型的实例具体的描述了滑动窗口协议虚拟实验的过程。并根据实验结果分析了这三种滑动窗口各自协议的特点和性能。     

虚拟实验室网络体系结构研究

给出虚拟实验室的一般定义，在此基础上，提出基于远程控制与共享的虚拟实验室的网络结构，即通过网关机制，实现低层控制网络与Internet的互连，从分析现有Internet基本运行机制入手，指出了它用于远程控制存在的主要缺陷，并在网络拥塞控制机制方面，提出了一些改进算法，远用目前国际流行的网络研究工具－－VINT，进行了仿真研究。     

多感知通道融合虚拟实验的快速生成方法

针对传统虚拟实验存在的开发效率低、体验单一等问题，提出多感知通道融合虚拟实验的可视化快速生成方法。对虚拟实验的实验步骤、实验步骤序列进行定义。提出基于Petri网的实验元素参数化描述方法对实验步骤序列进行描述，突破传统虚拟实验一步步按既定程序走的约束，支持建立探究式虚拟实验。提出路由图的可视化表达方法及其与Petri网之间的转换方法，使用户能通过编辑路由图的方式实现实验的快速开发，融入了嗅觉与温感两个通道的反馈，使实现视、听、嗅、触多感知通道融合的虚拟实现成为可能。为验证所提出的方法，开发了相应的原型系统，并以铝热反应实验为例，介绍生成过程。结果表明：该可视化快速编辑方法对虚拟实验的编辑有效且可行。     

基于虚拟原型的微器件动态特性分析与评价

针对微器件动态特性综合分析评价需求，引入虚拟原型法和智能决策支持系统(IDSS)对微器件动态特性分析与评价过程进行分析研究，建立了微器件虚拟原型的功能模型、知识关联模型及任务流管理机制，进而探讨了虚拟原型的IDSS体系结构和实现机制．在此基础上，对微器件动态特性分析与评价原型平台进行开发，对微泵实例进行应用示范。上述研究为微器件动态特性分析与评价提供了新的方法和软件工具，有效地支持微器件虚拟产品的开发。     

基于组件的多体系统虚拟原型的分析模型研究

并行工程角度出发的机械虚拟原型是集成了产品的设计、分析，不断迭代、优化的过程，模型的协调一致性是保证设计过程完整的关键，如产品模型在CAD模型与机械多体动力学模型中的一致性表达。在这种观点下，提出在建立基于组件的机械系统虚拟原型时。从CAD中抽取多体动力学模型构件的物理属性，研究了国产三维实体设计软件CAXCA环境下，基于多刚体系统动力学笛卡尔方法，从CAD模型映射多刚体动力学分析模型语义的实现方案。分析了多刚体系统动力学模型语义下，万向节装配体的惯量张量、滑移铰约束模型坐标基变换关系的抽取，实验结果表明，从CAD中抽取多体动力学模型的物理属性的方案是可行的，可以用于建立基于组件的多体系统虚拟原型的分析模型，实现自主开发设计、分析集成的机械虚拟原型。     

基于OPNET的移动IP建模与仿真

概要介绍了移动IP的协议机制和网络仿真工具OPNET。详细讨论了如何利用OPNET工具建立移动IP仿真模型的过程，并构建了一个移动IP仿真平台。在此基础上，对移动IP的功能和性能进行了验证。     

复杂产品虚拟样机协同仿真建模技术研究

复杂产品虚拟样机技术是复杂产品开发设计的重要技术之一。复杂产品虚拟样机建模和优化是用户需求和仿真支撑平台之间的关键环节,并且贯穿于设计、开发和测试的各个环节。主要讨论了对复杂产品虚拟样机设计分布式协同高层建模的四个方面:复杂产品虚拟样机开发过程中的建模规范;协同仿真平台中的高层建模技术;介绍了如何使用模型驱动体系结构(MDA)来快速开发复杂产品虚拟样机的概念原型, 如何实现基于Web Service的复杂产品虚拟样机的分布式协同建模。     

数字化功能样机的多学科设计优化与仿真

高效精密化、智能集成化、虚拟数字化是现代产品设计的发展方向。提出了一种将多学科设计优化方法融于产品的数字化设计过程，智能集成化设计复杂产品数字化功能样机的多学科综合设计模式。针对汽车实例，构建了多学科自动化设计优化平台，给出了集成优化分析流程，实现了多性能集成全分析与优化仿真，基于整车虚拟测试，验证了该模式的有效可行性。     

虚拟装配与虚拟原型机的理论与技术分析

讨论了虚拟原型机和虚拟装配的技术基础、内涵和关系，并结合国内外发展状况对虚拟装配与虚拟原型机领域的技术问题和难点进行了综合阐述和分析。     

虚拟样机一体化建模方法研究

虚拟样机在协同设计过程中的核心是虚拟样机模型，虚拟样机模型负责提供一个特定产品全寿命周期设计过程中各个侧面的信息，是虚拟样机研究的主要领域之一。本文首先对虚拟样机模型当前的研究现状进行分析。在对虚拟样机一体化模型的基本特点进行介绍的基础上，提出了VIM形式化模型描述方法。     

基于VRML-HLA的分布式虚拟样机环境的设计与实现

分布式虚拟样机环境是对复杂虚拟样机实现“快、好、省”采办的一个必由之路。本文针对分布式虚拟样机环境的需求,在提出基于VRML-HLA的分布式虚拟样机环境体系结构的基础上,重点介绍了基于RTI的互操作过程,并通过原型系统的实现验证该体系结构的可行性。最后对实验结果进行了评估和讨论。     

某型履带式自行火炮直线行驶性能仿真研究

采用计算机仿真技术,建立某型履带车辆的虚拟样机,对履带车辆的直线行驶性能进行了仿真研究。首先利用ADAMS仿真软件建立其虚拟样机,并通过与设计数据比较对样机进行初步验证;然后通过行驶仿真试验测得行驶阻力系数,同时得到了车速与路面条件对履带车辆行驶性能的影响规律,确定了履带车辆在各种路面行驶的合理车速;最后,以履带车辆通过2.5m宽壕沟为例,研究了履带车辆在克服各种障碍时的动力学性能。结果表明,应用履带车辆虚拟样机,履带车辆行驶过程中的动力学性能可以得到很好的预测。     

基于Multi-Agent的武器系统虚拟样机开发环境研究

虚拟样机技术是解决复杂系统开发过程中高风险、有限可逆转性问题的一个有效途经。复杂系统虚拟样机开发过程中的数据量大,交互频率高,因此必须为这一过程提供有效的机制,最大效率的支持虚拟样机的协同开发。文章将Agent技术应用于传统框架,提出了基于Multi-Agent的协同开发环境,并结合采办的思想,提出了基于Multi-Agent的协同开发环境的全生命周期虚拟样机开发过程模型。     

基于ADAMS的某型通用机枪动力学建模与仿真

在分析某型通用机枪射击时运动和受力情况的基础上，利用PRO／E和ADAMS软件建立了该机枪的虚拟样机模型，并对其进行了校棱，结果证明该虚拟样机与机枪的运动和受力情况基本一致，符合工程分析的要求。在此基础上，对机枪射击时的动态特性进行了仿真计算，研究结果说明基于虚拟样机技术进行机枪动力学特性分析是可行的。     

协作虚拟样机与协同设计方法

协作虚拟样机技术是在分布式环境下,多领域专家协作建立和应用虚拟样机的方法和技术,本文分析了协作虚拟样机与协同设计的关系,提出了基于协作虚拟样机的协同设计方法,该方法可全面而灵活地支持协同设计,在产品实际设计、制造和使用之前,对其功能、性能进行充分仿真与验证。文中还讨论了协作虚拟样机建模方法和异构仿真方法,并给出了基于协作虚拟样机的协同设计环境的总体结构。     

基于ADAMS的柔性导轨自动制孔系统仿真分析

借助虚拟样机技术,对柔性导轨自动制孔系统进行三维造型设计,将模型导入ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)软件对其虚拟样机进行运动学和动力学仿真分析,评价其系统设计的合理性和可行性。通过对比分析,给出了制孔系统合理的驱动速度、加速度等运动参数。根据制孔系统动力学特性分析,发现该系统存在非对称驱动的问题并提出了相应的改进方案,为柔性导轨自动制孔系统的结构和运动方案优化、缩短产品开发周期以及降低开发费用提供参考,为飞机装配高效精密自动制孔奠定基础。