面向复杂定性系统的知识建模及联合仿真方法研究

广泛存在于社会经济、国防工业等领域的复杂系统由于其具有系统机理及组成关系复杂、系统内部与环境间交互关系复杂、总体行为呈现非线性、涌现等特点,使得传统的定量建模仿真技术难以描述系统的复杂性特点。以实现定量模型与定性知识混合的系统建模描述与联合仿真为目的,在总结已有建模仿真方法的基础上,提出了复杂系统定性定量综合建模与仿真平台体系结构,并重点研究了定性建模和定性定量联合仿真两大关键技术。研究提出了一种支持定量/定性混合的图形化的复杂系统模糊定性知识建模方法——模糊因果导向图（模糊CDG）并探讨了其语法及推理方式,给出了基于自学习人工神经网络构建隶属云模型的定性定量转换方法。最后给出了研究成果在智能飞行器仿真领域的初步应用,并对进一步的研究工作进行了展望。     

虚拟样机协同建模环境中建模工具的集成与应用

针对虚拟样机协同建模环境对建模仿真工具集成的需求，对典型建模工具MATLAB的应用方法进行研究，提出在虚拟样机协同建模环境中仿真模型的建立、验证以及仿真应用软件开发各个阶段中MATLAB的集成与应用方法。并且结合一类武器系统虚拟样机的开发实例详细介绍了MATLAB工具的应用和集成。     

防空导弹武器系统综合仿真支撑平台研究

阐述了在研及预研型号防空导弹武器系统方案论证及效能评估的重要性,以此为需求牵引,分析了构建防空导弹武器系统综合仿真支撑平台的必要性,结合当前实际应用对改善防空导弹武器系统建模、仿真试验及结果分析全过程的需求,以提高仿真建模效率为目的,提出了以模型重用技术为基础,建立基于建模与仿真知识库的导弹武器系统综合仿真支撑平台的总体构想,并给出其基本技术方案。该综合仿真平台建立了导弹武器系统作战效能与其主要性能指标的联系,能够用于综合评价不同导弹武器系统的作战能力。应用实例表明,该平台建设方案合理可行,基于综合仿真平台进行效能评估,不失为导弹武器系统效能分析的一种有效手段。     

防空武器系统网络化协同交战建模与仿真

对网络化作战条件下，防空武器系统协同交战的过程进行了建模与仿真研究。首先综合运用IDEF0和IDEF3建立了系统的静态模型，然后通过提出一种随机着色Petri(SPN)，建立了协同交战过程的动态仿真模型。建模仿真分析表明，上述建模仿真方法为多防空武器系统的集成与分析提供了一种行之有效的方法。     

基于ADC法的防空导弹武器系统效能建模

基于ADC(availability dependability capability)法对防空导弹武器系统效能进行建模。针对防空导弹武器系统复杂的特点,构建了系统的多状态及状态转移的路径,充分体现了武器系统的可靠性水平,建立了可用性和可信度模型。克服了ADC法的不足,对系统能力向量进行拓展,考虑了指控能力、抗干扰能力、生存能力等综合性指标,突破单指标效能评估的局限性。采用多种方法组合,对量纲类指标采用标度法进行计算,对定量概率指标采用参数法进行建模,对定性概率指标采用标度法结合德尔菲法进行量化。通过算例的验证表明了该模型适用、准确。     

基于ADC法的防空导弹武器系统效能建模

基于ADC(availability dependability capability)法对防空导弹武器系统效能进行建模。针对防空导弹武器系统复杂的特点,构建了系统的多状态及状态转移的路径,充分体现了武器系统的可靠性水平,建立了可用性和可信度模型。克服了ADC法的不足,对系统能力向量进行拓展,考虑了指控能力、抗干扰能力、生存能力等综合性指标,突破单指标效能评估的局限性。采用多种方法组合,对量纲类指标采用标度法进行计算,对定量概率指标采用参数法进行建模,对定性概率指标采用标度法结合德尔菲法进行量化。通过算例的验证表明了该模型适用、准确。     

地面防空作战指控系统仿真建模与SIMAN实现

以高技术条件下的地面防空作战指控系统为背景,对地面防空作战仿真建模的一般方法进行了探讨,并给出了用SIMAN仿真语言实现的方法步骤。在某课题的研究中,对本文的方法进行过验证,证明其特点是便于理解、便于维修、便于扩充,对于其它武器系统的建模与仿真具有参考价值。     

复杂系统基于定性关系的建模与诊断推理研究

为克服复杂系统定量建模与诊断过程中存在的计算复杂、实时性和鲁棒性不强等缺陷,提出了基于定性关系模型的建模和诊断推理方法,研究并解决了其中的定性建模技术、定性推理方法及诊断机制等问题,并基于某空间飞行器推进系统进行了建模与诊断推理实例分析。验证结果表明,该方法具有建模方便、诊断快速等特点,为建立具有良好鲁棒性、实时性和实用性的诊断推理系统,提高复杂系统的可靠性提供了一条新的途径。     

防区外导弹联合攻击武器系统攻防对抗仿真

针对防区外导弹联合攻击武器系统攻防对抗过程,通过计算机仿真方法对其进行研究。基于攻防对抗战场想定分析了防区外导弹联合攻击武器系统攻防对抗的体系结构和对抗特点,建立了仿真体系中各模块的数学模型。采用模块化和面向对象的仿真建模方法得到了防区外导弹联合攻击武器系统攻防对抗仿真软件,从而对整个对抗过程进行仿真研究。该软件通用性强,可以对不同作战环境和武器力量配置条件下的攻防对抗进行仿真研究,不仅使整个对抗过程可视,而且可以对防真结果数据进行统计分析,为防区外导弹联合攻击武器系统攻防对抗作战决策提供参考。     

武器装备体系模型构建方法

武器装备体系的分析、设计和评价是武器装备发展论证的重要内容之一,而武器装备体系模型的构建是搞好武器装备体系采办的关键环节。以往武器装备体系模型的构建通常是采用自顶向下的还原论方法。从系统科学的角度着眼,指出了传统方法存在的缺陷与局限性,分析了武器装备体系固有的复杂性、非线性性的特性,并运用美国Arizona大学Zeigler教授创建的系统建模与仿真理论,对武器装备体系构建的原子模型和各类耦合模型的建模方法进行了研究。最后,以高炮武器系统模型的构建为例,给出了高炮武器系统的耦合模型。     

GM(1,1)逐步优化直接建模方法的推广

在 GM( 1 ,1 )直接建模方法、GM( 1 ,1 )逐步优化直接建模方法基础上 ,提出了一种适用于任意时距灰指数单序列的逐步优化直接建模方法 .证明了 GM( 1 ,1 )逐步优化直接建模方法的收敛速度是线性的 .证明了新方法具有升 (降 )凹 (凸 )一致性、线性变换一致性 .计算实例表明 ,它具有渐近白指数律重合性 .     

优化灰导数白化值的GM(1,1)建模法

提出了以向前差商和向后差商的优化加权平均值作为灰导数白化值建立 GM( 1 ,1 )的方法 ,证明了该建模法具有线性变换一致性 .计算实例表明该建模法具有较高的建模精度.     

GM(1,1)的一种逐步优化直接建模方法

在 GM( 1,1)直接建模方法基础上进一步提出了一种逐步优化方法 ,证明了这一方法不仅保持了原方法的升 (降 )凹 (凸 )一致性、线性变换一致性 ,而且具有渐近白指数律吻合性 ,弥补了原方法不具有白指数律吻合性的缺陷 .应用该方法对我国城市内分泌、营养和代谢免疫疾病致死人数占死亡总数的百分比建立了高精度的预测模型.     

社会大规模群体行为仿真概念建模框架ARE

任何一个仿真系统中,概念建模是首要的也是最关键的环节。针对EATI(实体、行动、任务、交互)和EBI(实体、行为、交互)概念建模框架在社会域概念描述方面的不足,为体现大规模社会民众群体行为的涌现性特征,将实体和行为有机结合起来用主体Agent进行描述,并采用复杂网络的有关研究成果建立Agent之间的社会结构——社会关系网络,以及突出强调环境对行为的影响和制约作用,用智能环境的思想来简化行为描述的复杂度,提出了大规模社会群体行为建模的Agent、社会关系网络、智能环境(Agent Relation Environment:ARE)概念建模框架,给出了该框架所涉及的一系列概念的定义,并对框架的内容和特点进行了较为详细的阐释和探讨。     

边扫描边跟踪雷达系统建模与仿真

利用系统仿真工具进行雷达系统建模与仿真，可以经济、方便、高效地实现雷达系统的性能评估、方案论证等工作，大大提高设计的可靠性，保证产品在最高层次上的正确性和所设计的产品获得最佳性能，并可缩短设计周期，降低开发成本。这里以边扫描边跟踪雷达系统的仿真为例，建立了边扫描边跟踪雷达的全数字仿真系统，该系统可以模拟雷达目标回波、欺骗性干扰、杂波等信号，完成对目标的搜索，得到了运动目标的距离、速度和角度等信息，并完成了对目标的跟踪，最后对系统输出的距离、速度和角度等信息做了精度分析。     

多无人机协同目标分配仿真系统设计与实现

介绍了一种求解多无人机协同目标分配问题的方法,提出了多无人机协同目标分配仿真系统设计的总体思路.在此基础上,设计了层次化的体系结构和组织化的功能模块,并分析了系统计过程中涉及的关键技术及其实现方法.最后用面向对象语言实现了多无人机协同目标分配仿真系统,并对一个典型的分配问题进行了仿真实验,实验表明,仿真系统对该分配问题的求解提供了良好的支持.     

基于原型仿真的航空电子系统螺旋式开发方法

针对未来航空电子系统面临的挑战和航空电子系统设计的特点,提出基于原型仿真的航空电子系统螺旋式开发方法,克服了瀑布式系统开发方法在航空电子系统开发中的缺陷。该方法强调概念和需求的验证,克服因系统设计早期发生错误而引起系统研制后期更大的更改;强调图形化设计和原型仿真,克服错误的需求理解导致错误设计;强调系统建模,一方面可以在模型上进行各种验证和试验工作,另一方面可以重复迭代和重复利用。航空电子系统座舱综合显示设计的应用实例,显示了该设计方法的有效性。     

复杂液压系统动态特性仿真中的刚性问题研究

针对复杂液压系统动态特性仿真中出现的刚性问题，从基本波压元件的建模入手研究了降低系统模型刚性问题的方法。基于里兹近似法，从分布参数模型出发得到了液压管路的精确近似的集中参数模型；引入了分段的阀口流量计算公式，解决了传统紊流流量方程存在奇点的问题；采用迭代计算、模型降阶和线性化处理的方法，避免了小液压容腔和小阀芯质量引入系统模型时带来的刚性问题。     

模型集成

阐述了模型集成有关的问题，首先讨论什么是模型集成，模型是对现实的简化的表达和抽象，模型集成的研究始于模型管理，但前者扩展了后者的范围，特别是在对复杂的社会经济或环境问题建模时；模型集成服务于系统建模，怎样实现模型集成？本文总结了3种方法，并例举目前比较常用的模型集成平台和一些典型的模型集成的例子。     

The basic concepts of system dynamics optimization

This paper presents the fundamental concepts behind the use of heuristic optimization as a means of improving the behavior of systems as represented by system dynamics models. The philosophy of the approach is highlighted and the underlying software explained, as a prerequisite to developing some simple demonstration examples.