基于元胞自动机的地下矿火灾蔓延仿真方法

提出了基于元胞自动机模型的地下矿火灾发生时火灾在巷道网络系统中蔓延的可视化仿真方法。在该方法中,用元胞自动机模型描述地下矿巷道网络系统,用元胞来描述火焰蔓延能量单元,该单元用火焰温度、蔓延速度、烟雾浓度和有毒气体浓度等状态参数来描述。在仿真过程中,可以获得大量关于火灾蔓延、灾害动态、灾害严重程度及其可行的调控方法。该方法将时间、空间和系统行为有机地结合起来,在形象、直观、真实的条件下完成火灾在巷道系统中蔓延的仿真。     

集中涌出瓦斯在通风网络中运移的三维LBM仿真

为了研究瓦斯在巷道某处集中涌出后的运移规律，提出集中涌出瓦斯在通风网络中运移的三维LBM仿真方法。应用速度、浓度双分布格子Boltzmann方法（LBM），分别建立了瓦斯运移速度和浓度三维LBM模型。由于逆风网络复杂，力加侠运行速度，计算过程采用三维分头耦合算法。该算法将每个巷道看成一含独立的块，各巷道分别独立并行她计算，只在巷道壁面处交换数据，从而提高运算速度。模拟实例表明，用该仿真方法可得到集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延的直观信息和速度、浓度等大量数据；可以得到每条巷道瓦斯浓度峰值个数、瓦斯浓度峰值大小、位置和到达的时间，从而提供有效避开瓦斯浓度峰值的方案。     

水利工程施工运输系统元胞自动机模糊仿真模型研究

针对水利工程施工运输系统存在的模糊性以及传统的仿真方法难以将时间、空间和系统行为有机地结合起来的缺陷 ,提出了基于元胞自动机模型的施工运输系统的模糊仿真方法 .用离散型模糊分布取代传统的概率分布以适应实际数据较少或系统参数概率分布难以确定的场合 ,并充分利用现场知识和经验 ,用元胞自动机模型描述水利工程施工运输系统 ,将运输系统的时间、空间和系统行为有机地联系在一起 ,形象、直观、精确地完成运输系统的仿真.     

函数优化的元胞蚂蚁算法

蚂蚁算法是一种源于大自然中生物世界的新的仿生类算法,已在一系列困难的组合优化问题求解中取得了成效;元胞自动机作为一种离散的动态模型在大规模的仿真计算能力方面为研究系统的行为提供了有效的虚拟实验室.基于蚂蚁算法和元胞自动机的原理,提出了一种元胞蚂蚁算法及其数学描述,可用于求解连续系统的优化问题.算法在MATLAB环境下实现,并对一些难题实例进行了验证和测试,获得了较好的效果.     

基于元胞自动机的微观城市道路混合交通仿真

介绍了现有交通仿真软件相对于国内路况存在的很多不足，如缺少自行车、行人的模拟等，结合原有的交通仿真模型和我国自行车／行人交通特性建立了新的混合交通流微观仿真模型，并给出了混合交通流仿真的实现思想。新的仿真系统原型以元胞自动机模型为基础，同时定义了符合国内道路状况的元胞自动机规则。最后，给出了该交通仿真系统原型的实现结果和结论。     

基于格子Boltzmann方法的地下矿巷道系统热流态仿真

提出了基于分块耦合的双分布格子Boltzmann方法(LBM)的地下巷道热流态仿真模型。在该模型中,分别建立了LBM速度和温度模型,并采用Boussinesq方程将其有机耦合;平直边界采用反弹格式处理,曲边界采用曲边界反弹格式处理;采用分块耦合算法将复杂巷道分成若干规则块,各块分别独立计算,在边界处交换数据,从而去除冗余网格,简化网格计算,提高系统资源利用效率。通过基于该模型开发出的仿真系统的运行表明,该仿真系统将时间、空间和系统各参数有机结合起来,在形象、直观的条件下观测到火灾发生时地下矿巷道系统热流的演变过程,获得巷道系统关于热流流动速度,温度,压力等方面的详细数据,为制定行之有效的热流规避方案提供科学依据。     

基于元胞自动机的智能疏散模型的仿真研究

本文结合元胞自动机对信息表达和机器人对行为表达的优势,将疏散个体看成是具有分析决策能力的智能体,采用模块化结构构建了基于元胞自动机的智能决策模型.通过疏散时间模型、方向选择模型、通道吸引力模型等模块的组合,实现对复杂疏散行为的描述.将模型用于对大型超市疏散过程的描述,模拟仿真和数据分析的结果表明本文所构建的模型能够对个体及群体疏散行为进行逼真的描述,进而说明模型是有效的.     

一种基于路网网格化的微观交通仿真模型

针对采用元胞自动机进行微观交通仿真空间分辨率较差的特点,提出了一种基于道路路网网格的微观交通仿真模型.通过在仿真前或者仿真期间设定一维车道和二维路口网格的大小,对道路路网进行不同空间分辨率的分割,但在仿真车辆运动模型方面,仍采用元胞自动机模型进行仿真.这样既保留了元胞自动机进行交通仿真的优点,又克服了该方法在空间分辨率较差方面的缺点.文中还通过仿真实验,对一维路网网格和二维路网网格大小的设置对仿真结果的影响进行了分析.分析的结果表明：不同的仿真空间分辨率对车辆的平均速度和车道/路口占有率有较大的影响,但对流量的影响不显著.     

基于土地利用特征的竞争性产业生长湮灭CA仿真

描述了竞争性产业的特点,在对现有元胞自动机模型进行总体分析的基础上,分析比较了竞争条件下的CA模型,在考虑城市发展和土地利用的前提下,提出竞争性产业生长和湮灭的元胞动机演化规则,建立竞争性产业生长和湮灭模型,并以超市为例对某区的超市生长过程进行仿真.该模型对竞争性产业的选址、规模和发展趋势提供理论依据.     

基于演化博弈理论的疏散动力学研究

为了研究个体合作行为对行人整体疏散效率的影响,结合元胞自动机与社会力模型对疏散系统动力学与“合作行为”的共演化进行了研究,提出了基于演化博弈理论的疏散动力学研究方法。采用元胞自动机模型为基础仿真框架,利用社会力模型来表征行人间的心理斥力,通过演化博弈实现疏散个体策略更新。仿真实验结果表明：当博弈增益系数超过一定阈值时群体的稳定合作比率会急剧上升,且合作行为能有效促进疏散效率。     

改进点格自动机交通网络模型及交通系统自组织现象的研究

基于点格自动机的原理,提出一种比较切合实际的改进点格自动机交通网络模型。该模型把交通网络分为“道路”和“路口”。用队列来模拟“车流”,车辆密度分为三档。在此模型基础上,研究了不同情况下交通系统中的自组织现象。理论上分析了自组织形成的动态过程。并进行计算机仿真     

行人运动仿真研究综述

行人运动仿真是近年来仿真领域研究的热点之一。从行人运动仿真的研究意义和研究内容出发,介绍了国内外行人运动仿真研究发展历程和研究现状,论述了行人运动仿真模型的三种类型,分析了成本效益元胞模型、元胞自动机模型、磁场力学模型、社会力学模型、排队网络模型五种典型的行人运动仿真模型的原理和适用条件。最后探讨了目前行人运动仿真研究中存在的问题及未来的发展前景。     

基于混合系统理论的电动汽车能量管理策略

以单轴并联式混合动力电动汽车为研究对象,基于混合动态系统理论,利用混合输入输出自动机模型,直观的描述了混合动力系统,分析得出了多能源功率分配和工作模式切换序列的基本规律,系统的阐述了能量最优化分配和工作模式最佳切换序列的工程实现,为进一步实现性能的优化匹配和协调控制,提高整车性能奠定了一定的基础。通过与Advisor中Insight车型的仿真结果对比,验证了基于混合动态理论能量管理策略的实际效能。     

局部车道缩减的双车道元胞自动机交通流模型研究

针对道路使用过程中可能发生的意外,考虑双车道有一条车道出现局部维护,车辆需要绕行的情况,在一维对称双车道元胞自动机模型的基础上,建立一种有局部车道缩减的双车道元胞自动机模型,结合实际交通情况给出计算机数值仿真的流量-密度图,分析受堵车道上的交通状况,并给出受堵车道的时空斑图。数值仿真结果显示,对于不同的延迟概率,整个路段都有相应的瓶颈流量,对受堵车道上的换道规则的调整有助于增加该车道上的换道车辆数,减少车辆的滞留。     

基于元胞自动机的复杂系统脆性仿真

复杂系统研究是当前的热点,脆性是复杂系统的一个基本属性．在一个复杂系统中,当一个子系统遭受足够大的打击而崩溃时,整个系统将会崩溃．元胞自动机是一个离散的动力学系统,它可以用来仿真复杂系统的行为．文章应用元胞自动机对复杂社会系统的脆性进行仿真．仿真结果说明传染病扩散对其它社会子系统具有很大的影响．作为复杂系统的一个子系统,传染病的大规模扩散会使社会混乱,进而得出它具有脆性的结论．     

研发的双重效应和技术创新: 基于自动机模型的演化分析

新增长理论和实证研究表明,企业内部研发具有双重性它不仅直接促进了技术进步,同时也增强了对扩散技术的吸收和学习.基于研发的双重效应,建立一个技术创新扩散的随机元胞自动机模型,应用于技术创新扩散的复杂性研究.仿真实验结果表明,内部研发和网络外部性对技术创新率的作用表现为"S"型曲线的特征.企业内部研发的提高可以加速技术创新,缩短经济起飞的时间,并且增强了均衡状态下经济系统创新的稳定性.     

人流紧急疏散模拟方法述评

将用于人流疏散的主要模拟方法进行整理,归纳为三大类:①微观模型,如元胞自动机模型、格子气模型、社会力模型、基于Agent模型及基于博弈论模型;②宏观模型,例如流体动力学模型;③基于生物实验视角.通过比较分析这些模拟方法各自的独特性和适用性,认为:对于微观模型,多种模拟方法组合来研究人流疏散;宏观模型适合于个体无差异的大规模行人流动模拟;生物实验可以作为一种验证微观模型及宏观模型模拟结果的有效手段.