面向复杂产品建模与仿真系统的开放式云架构设计

针对复杂产品建模与仿真系统侧重于解决异构模型联合仿真,无法实现仿真资源的按需共享、协同的问题,提出了一种面向复杂产品建模仿真系统的开放式云架构,实现跨组织仿真软件、硬件资源的按需共享、协同,从而支持复杂产品全系统、全生命周期随时随地、实时、连贯、透明地请求、访问和获得仿真服务。并使用对象过程方法论对系统的仿真互操作及仿真资源的按需共享、协同过程进行建模和推演。通过控制系统的研制应用范例,验证了面向复杂产品建模与仿真系统的开放式云架构设计的有效性。     

基于Agent的建模与仿真概念化框架

基于Agent的建模与仿真(ABMS)是面向复杂系统的建模与仿真方法学。提出了基于Agent的建模与仿真概念化框架,重点对该框架中Agent模型的概念及模型转化、ABMS综合环境以及模型校核与验证等相关研究内容进行了阐述。结合该框架,对Agent、消息、复杂系统及基于Agent的仿真进行了形式化描述。最后,提出了一个基于Agent的建模与分布式仿真软件框架,介绍了该框架的主要组成部件,并对实现该框架的相关技术以及正在开展的工作进行了介绍。     

基于分布式自治软构件的C~4 ISR效能分析建模

对C4 IRS效能的评估 ,仿真是一个最重要的手段。但C4 IRS系统中的元素多 ,相关性多 ,较难描述。本文提出了用自治对象描述C4 IRS系统 ,提出了一个自治对象的分析建模方法。在这个方法中 ,我们将仿真分为两层 ,下层是对仿真的要素进行建模 ,产生自治对象。自治对象的静态结构和行为模式下因环境的改变而改变 ,以支持最大限度的可重用 ,并可以通过组装这些预制对象来建立仿真想定。上层则通过组合预制对象并定义交互 ,以搭积木的方式建立仿真系统和想定。最后 ,用分布式软件来实现各个自治对象 ,实现用软件构件进行仿真。     

星载软件在环的GNC快速原型仿真系统设计

为了实现复杂航天器导航、制导与控制(guidance navigation and control,GNC)系统的快速设计与仿真验证,加快GNC系统从算法设计到产品实现的过程,解决数字仿真与实物仿真一致性的问题,提出了一种基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统。通过虚拟GNC计算机处理器内核和硬件接口的方式实现星载GNC计算机原型,解决了快速原型仿真系统GNC软件代码与实物星载计算机软件代码的一致性;利用Simulink/Matlab进行航天器动力学/运动学建模和GNC系统测量部件及执行部件的数字化建模,基于实时扩展(real time extension, RTX)系统和功能硬件板卡实现数字化模型与实物的转化,解决数字仿真与实物仿真GNC系统内部接口特性、时序和逻辑一致性的问题。应用实例表明,基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统仿真数据与GNC半物理仿真系统仿真数据高度一致,证实了仿真系统设计的有效性;同时基于该仿真系统可以实现GNC系统软件、算法和单机产品的并行开发,缩短系统研制周期。     

基于HLA/RTI的联合仿真建模技术框架

针对复杂系统仿真建模中存在的分布式交互、协同性及动态性等问题,分别着重研究了HLA/RTI、人工生命MAS、DEVS等仿真建模技术及其相互间的联合策略,在HLA/RTI高层软件体系框架下,以人工生命MAS为系统基本单元建模,以DEVS为系统基础环境建模,并在此基础上,提出了一种联合仿真建模技术框架,给出了在军事后勤保障仿真建模中的应用实例.     

可视化及漫游技术的研究与实现

本系统是基于Creator和Vega平台,设计并实现了可选择路径的交互式漫游。根据校园内的特点,对实景进行拍摄并制作各种纹理贴图,应用photoshop软件对纹理贴图进行处理,实现了一种快速的实景建模解决方法,并使得人机工程学的理论得到了引用与应用。灵活的运用了三维建模的关键技术,建立校园的3D模型。然后将模型导入到仿真软件中设置仿真过程。并根据要求对仿真软件进行二次开发,用以实现选择路径的漫游。     

基于WEB的建模与仿真(M&S)系统研究

基于WEB仿真是解决已有仿真软件不可移植、缺乏互操作等缺陷的有效途径，对于研究仿真软件的集成与重用具有重要意义。文章首先介绍了当前国际上流行的基于WEB的建模与仿真系统的三种实现类型。对其广泛采用的实现技术-基于COM/DCOM规范的ASP技术和基于CORBA规范的JSP技术的优劣势进行了分析，景德镇于微软软件产品的巨大市场优势，作者从Widnows平台应用的角度，采用组件技术对基于WEB的建模与仿真系统的结构及其组件进行了研究与划分，并以离散事件系统仿真为例，采用ASP技术和ActiveX技术构建了仿真系统软件的三层体系，并将各组件设计为不同类型的ActiveX控件形式。     

基于X语言的起飞场景民机协同设计与仿真一体化方法

针对大型复杂产品,传统基于模型的系统工程（model-based system engineering, MBSE）方法存在系统设计和仿真验证的多语言、多平台集成实现,难以保证高效、准确地反馈系统设计的缺陷,无法达到快速优化设计目的等问题,提出采用基于面向复杂系统支持MBSE的新一代一体化建模仿真语言—X语言实现面向起飞场景的民机跨域子系统的一体化建模仿真。从民机起飞过程需求分析出发,建立了起飞场景的系统级模型和物理级模型,并在X语言的建模仿真软件—XLab进行统一的建模仿真验证,给出了基于X语言面向复杂产品协同设计与仿真一体化方法,为不同领域的设计人员实现复杂产品设计的协同与优化提供了全新的理论与方法参考。     

同步数字体系的光纤通信系统仿真模型与算法

同步数字体系(SDH)的光纤通信仿真系统的建模及仿真算法是实现其仿真软件的关键问题，本文为通用SDH设备的仿真系统提供了一种建模方法和模型实例，并给出了在模型实例下仿真实现，这种模型结构同样适于其他的通信系统仿真。     

一种基于ANSYS的战斗部仿真参数化过程控制方法

针对商用软件ANSYS/LS-DYNA时战斗部的建模和仿真过程的复杂性,提出了一种基于ANSYS的战斗部仿真参数化过程控制方法,利用ANSYS参数化设计语言组织仿真过程控制命令流,井对基于ANSYS/LS-DYNA的建模与仿真过程进行面向对象的封装,实现对ANSYS/LS-DYNA功能模块的后台调度,并提供更便捷的用户界面,以简化建模过程.本文以EFP战斗部为例,利用ANSYS参数化建模技术和LS-DYNA的数值计算功能,实现EFP战斗部的数值模拟,并在VC环境下,用Visual C 编写实现仿真过程的参数化控制.     

MapReduce系统中的两阶段混合流水作业调度算法

以极小化最大完工时间为目标,研究MapReduce系统中的两阶段混合流水作业调度问题.每个工件都包含两个任务集,即map任务集和reduce任务集.所有map任务必须在第一阶段的m1台平行机上加工,而reduce任务则必须在第二阶段的m2台平行机上加工.一个工件的reduce任务只有在该工件的所有map任务完成后才能开始加工.所有reduce任务不允许中断.对map任务不可中断情形,给出了一个最坏情况界为2-1/max{m1,m2}的近似算法.对map任务可任意分割情形,分别给出了基于Johnson规则和LPT规则的近似算法H(2,J)和H(2,L),并证明了这两个算法的最坏情况界分别为2-1/m2和2.通过数值实验发现,一般情况下H(2,J)性能要优于H2,L,但在reduce任务的总加工时间大于map任务且m2较大时则相反.最后,当map任务和reduce任务的总加工时间成比例关系时,给出了算法H(2,J)的参数最坏情况界.     

一种适用于SINS动基座初始对准的新算法

在运载体运动情况下,提出了一种适用于捷联惯导系统(SINS)初始对准的新算法,该算法以惯性空间为过渡参考基准,即建立了初始时刻惯性坐标系(i₀系)和初始时刻捷联惯组惯性坐标系(i_b0系)两个惯性坐标系。将捷联惯组坐标系(b系)与导航坐标系(n系)之间的初始对准姿态矩阵的实现分解为三步骤:(1)通过地理位置和初始对准时间求解i₀系至n系的变换矩阵;(2)通过惯导比力方程变形,引入测速仪速度辅助,求解从i_b0系至i₀系的常值变换矩阵;(3)使用姿态更新算法实时计算b相对于i_b0系的变换矩阵。最后,载车运动环境下的初始对准试验结果表明航向角对准精度达到了0.1°(1σ)。     

非晶SiO2/Si界面缺陷及其钝化/去钝化反应机制

研究非晶二氧化硅/硅(a-SiO₂/Si)界面处的硅悬挂键缺陷(即P_b类缺陷)的钝化与去钝化过程对提高器件性能具有重要意义。基于分子动力学与第一性原理计算方法,以a-SiO₂和晶体Si为基础,构建了a-SiO₂/Si(111)界面模型。采用CI-NEB(ClimbingImage-Nudged Elastic Band)方法分别对a-SiO₂/Si(111)界面的P_b缺陷分别于氢气和氢原子的钝化、去钝化反应进行了研究。明确了基于非晶二氧化硅/硅界面缺陷模型的钝化、去钝化反应的反应曲线、反应势垒以及反应的过渡态结构。     

系统可靠性决策规则发掘方法研究

为根据已有的经验提炼出对系统可靠性评判的决策准则,基于汪培庄的因素空间理论与笔者提出的空间事故树理论思想,构造了一套从决策经验中提取决策准则的方法.该方法适用于条件属性为域值的多因素影响系统.首先数据归一化构建基础信息决策表Ψ(T).计算x_i与x_j关于属性a_q的相似度S(x_i,x_j,a_q),形成相似性表Θ(U,C,S).根据相似性阈值f将Θ(U,C,S)化简得Θ′(U,C′,S).根据模糊度θ,将Θ′(U,C′,S)改造为模糊二项相似表Ω(Θ′,θ),从而构建区分矩阵Γ(Ω).对U进行决策组划分,形成决策项,组成决策归纳表L(T).利用L(T)和Ψ(T)得到了切合实际使用的决策语义表L(T).从方法处理实际问题的结果看,在只利用条件属性集合与对象集合的条件下,即可判断经验决策的合理性.经过一系列的数据处理最终得到的决策语义表L(T),它可以判断系统工作状态属于哪种系统可靠性的决策,并确定了这种决策的置信度.     

基于Max(N,D)策略的MG1排队系统的稳态指标

考虑一个由N策略和D策略同时控制的MG1排队系统.当顾客的到达个数至少为N个同时等待顾客的服务时间之和大于某非负实数D时,空闲的服务台重新开始服务顾客(称此服务启动策略为Max(N,D)策略).在此策略下,由于闲期到达顾客的服务时间是条件相依的,故队长的随机分解不再成立.通过将顾客分成两类,并借助拉普拉斯变换和概率分析,研究了该排队系统的稳态队长分布、稳态闲期和忙期分布、稳态服务时间积压量分布以及顾客的稳态逗留时间分布.数值算例分析了N、D和Max(N,D)策略对稳态平均队长的影响.在数值上获得了系统稳态费用最小的最优策略临界值,并比较了N、D、Max(N,D)和Min(N,D)策略的优越性.     

灰色GMP(1,1,N)模型及其在冰凌灾害风险预测中的应用

在加权最小二乘框架下构建了含时间多项式项的灰色GMP(1,1,N)模型,该模型既适用于小样本单调序列又适用于波动序列,论证了均方误差最小准则、均方相对误差最小准则与平均绝对百分误差最小准则下的GM(1,1)、NGM(1,1,k)和GM(1,1,t~α)模型均是GMP(1,1,N)模型的特殊形式,将GMP(1,1,N)模型应用于黄河宁蒙河段冰凌灾害风险预测,结果表明2015-2016年的风险预测结果符合实际情况,模型能够识别风险波动变化规律.为不同准则下灰色预测新模型的构建提供了新思路,具有重要的理论意义和工程应用前景.     

一类离散灰色预测模型的统一处理方法及应用

在加权最小二乘框架下构建了离散灰色预测模型DGMP(1,1,N),论证了最小均方误差准则、最小均方相对误差准则和最小平均绝对百分误差准则下的DGM(1,1)模型、NDGM(1,1)模型和NGM(1,1,k~α)模型均是DGMP(1,1,N)模型的特殊形式,给出了模型阶数N取值的判定准则,证明了模型的仿射变换不变性和无偏性.将DGMP(1,1,N)模型运用到人均能源生活消费量预测中,结果表明该模型具有高拟合和预测精度,验证了模型的可行性与有效性.     

对具有生命性质变化过程模型研究及其在油田预报中应用

在实际应用中，存在着一类具有“生命性质”的变化过程。所谓“生命性质”是指过程随着时间的变化要经历四个阶段，即：Ⅰ兴起阶段；Ⅱ上升阶段；Ⅲ稳定阶段；Ⅳ衰减阶段。油气田的开发过程就属于这一类现象，文献[1]中的“生命旋回”模型曾用于研究这类问题，但过于理想化。对于变化复杂的具有“生命性质”的变化过程的拟合和预测，本文给出了一种新的统计模型，并给出了用规划的思想确定参数的方法，经过辽河油田的验证是较为理想的，对油田开发规划中预测起重大作用。     

GM（1，1，β）灰微分方程的若干性质

针对灰色预测模型的适应范围和优化问题,首先根据灰色GM（1,1）模型参数是灰的、可调的原理,提出了GM（1,1,β）模型的内涵型和参数包形式,分析了模型的若干性质,然后给出了模型的优化算法. 研究结果表明,GM（1,1,β）灰微分方程模型参数α的客观取值范围为（-∞,+∞）,经典GM（1,1）模型参数α的客观取值范围为（-2,+2）;发展系数α的客观取值范围是由背景值系数β 决定的,而与原始数据无关;灰微分方程模型完全适合齐次指数数列. 最后,以我国城镇居民家庭人均可支配收入的数据为例验证了GM（1,1,β）灰微分方程模型的有效性.     

基于函数γ+δi的加权WGM(1,1)模型及其在技术创新中的应用

针对以前文献加权WGM(1,1)模型人工赋权,由于序列(0)(n)后的权重未知,从而导致无法还原x(0)(n)以后的预测值的问题,本文提出了线性函数γ+δi赋权.本文首先证明了WGM(1,1)模型的基本形式;第二,基于WGM(1,1)模型的基本形式,用最小二乘法估计其参数γ,δ,a,b,构建了线性加权WGM(1,1)模型;第三,为对比分析,又构建了加权改进WIGM(1,1)模型;第四,通过技术创新实例对所构模型进行实证.其结果表明,WGM(1,1)模型能减少序列平均相对百分比误差(MAPE).若经过WGM(1,1)模型拟合后,仍有较大的MAPE值,这时还可以用WIGM(1,1)模型再拟合,以进一步减少MAPE值;最后,从理论与实证上,论述了WGM(1,1)和WIGM(1,1)模型的有效性及最佳使用条件.