用于实时弹道仿真的低空风切变复合模型

风切变是一种形成概率高、危害范围广的气象现象,对弹箭飞行具有较大影响。针对几种典型低空风切变的流动特点,基于位势流动理论,分别建立了微下击暴流涡环模型、过山气流圆柱绕流模型和低空急流平面壁面射流模型。在此基础上,以发射坐标系为基准,提出一种考虑天气和地形的低空风切变复合模型。以某122 mm火箭弹为例,进行算例仿真。仿真结果表明:所建立的低空风切变复合模型具有良好的三维特性,能够合理描述典型风切变现象的气体流动特点。应用于实时弹道仿真中,可有效反映出复杂环境下不同种类低空风切变对弹箭飞行的影响规律。     

利用嵌套微分进化算法选择微下击暴流模型参数

微下击暴流场的建模在飞行仿真中具有重要意义。将多涡环微下击暴流模型参数选择看作一个优化问题,引入微分进化算法来解决该问题。在按照水平垂直风速最大峰值比进行参数选择中,同时包含了互相关联的两种寻优过程。对标准微分进化算法进行改进,提出利用嵌套的微分进化算法同时完成目标寻优和中间寻优两个过程。仿真试验表明,本文方法可灵活地生成任意水平垂直风速最大峰值比值的微下击暴流场,并且能够满足用户设定的误差范围要求。     

大气扰动及其对无人机自动着陆影响仿真研究

基于流体动力学原理,建立三维非对称微下击暴流模型,同时耦合vor karman湍流模型,对1982年7月9日美国新奥尔良微下击暴流案例进行了仿真模拟,并与多普勒雷达资料进行了对比.在其基础上,利用Matlab/Simulink仿真工具,针对某型无人机,建立了非线性六自由度飞行模型和自动着陆控制系统,并在大气扰动条件下,对该无人机的自动着陆过程进行了飞行仿真.仿真结果表明:所构建的微下击暴流模型简捷可靠,可有效反映真实案例的基本风场结构;作为大气扰动的主要形式,微下击暴流、湍流耦合效应对于无人机自动着陆任务的完成具有较大的影响.     

基于Creator的飞行视景三维模型数据库优化技术

根据飞行视景仿真中三维建模的特点和要求,利用Creator强大的可视化建模功能和模型数据库优化技术,从调整模型数据库层级结构、减少模型复杂度和减小模型文件尺寸等几个方面着手,创建飞行视景仿真中所必需的飞机/导弹、座舱仪表和地形等典型对象的三维模型,在模型的复杂度和逼真度之间进行平衡,通过某飞行模拟训练系统软件开发中三维模型优化前后运行性能参数的对比,表明了优化建模的必要性和该建模技术在普通PC平台上支持飞行视景实时仿真的可行性.     

复杂大气扰动下大型飞机飞行动力学建模研究

大型飞机的机体尺度与中小规模的风场尺度接近,为进行高逼真度的飞行仿真,需要建立含扰动风参数影响的动力学模型.推导了含三维扰动风参数的六自由度动力学方程,给出了扰动风参数的计算方法.基于B747-100飞机建模数据,结合四点模型,给出了扰动风场中气动模型修正的一般方法.改进Newton-Raphson算法,对动力学模型进行了无风状态下的配平,并结合典型飞行状态进行了模型初步验证.分别基于质点模型和四点模型,给出了B747飞机穿越三维大气紊流场的数值仿真实例.结果表明,应用四点模型的仿真结果更能表现出大型飞机对大气紊流响应的随机特性.建立的含扰动风影响的动力学模型以及改进的配平算法可用于飞行模拟器的飞行实时仿真.     

面向对象的战斗机飞行仿真建模初探

由于现代战斗机系统的复杂性和仿真任务的多样性，使得传统软件设计方法设计的飞行仿真软件的可重用性很低。综合运用面向对象技术和模块化设计思想，研究了战斗机飞行仿真的建模方法，设计了具有较好可重用性、可用在其它机型的飞行仿真中的最低限度飞行仿真对象。仿真试验证明所提出的面向对象的战斗机飞行仿真建模方法的可行性和高效性。     

基于Flightgear模拟器的实时可视化飞行仿真系统

针对国外某型无人飞行器,建立了非线性六自由度飞行模型和自主导航控制系统,在此基础上,利用Flightgear飞行模拟器外部数据输入/输出接口,将飞行仿真数据通过网络实时传递,驱动Flightgear可视化引擎,实现飞行仿真中,飞行姿态、天气条件和地理环境的三维实时可视化显示。仿真试验表明,该可视化飞行仿真系统可扩展性强,开发周期短,系统建设简单,使用方便,为今后的深入研究打下了良好基础。     

基于嵌入Petri网的GERTS维修保障流程仿真模型研究

在分析维修保障流程建模与仿真重要性的基础上,分析了GERTS模型和Petri网模型在流程仿真中的应用特点,提出了基于嵌入Petri资源约束网的GERTS仿真模型,并给出了具体的仿真算法。该模型通过在GERTS模型中嵌入Petri资源控制网,解决了GERTS难以对具有较强资源依赖性的过程很好描述的缺陷,可用于复杂流程的仿真建模分析。最后,文章针对某型生产设备的维修保障流程进行了实例分析。     

本体在建模与仿真中的应用

在知识工程中,本体论方法主要用于知识的重用和共享,为解决建模与仿真领域中的领域信息描述、系统重用与互操作、仿真可组合等问题提供了思路.首先分析了信息科学领域中的本体定义,然后研究了基于本体的模型开发,包括本体在一般模型开发过程中的作用,离散事件建模本体和本体驱动仿真方法,接着探讨了本体在可组合性仿真中的作用,最后作为总结,指出了本体在建模与仿真领域的方展方向.     

IP网流量仿真与建模

针对网络仿真中的关键问题——流量的仿真与建模，分析了IP网络流量的特点和软件仿真系统OPNET的流量仿真建模机制，详细阐述了一种基于OPNET仿真平台建立IP网流量模型的方法。该方法将流量仿真分成背景路由流量建模、背景利用率流量建模和前景业务流量建模3部分，并综合利用网管导入流量和业务源建模来建立流量模型。最后通过仿真建模验证了该方法的有效性.     

风切变场中飞机起飞轨迹的纵向／横侧动态逆控制

采用较真实的三维微下击暴流工程化模型和非线性动态逆方法,对飞机在起飞过程中的纵向/横侧改出低空风切变的控制律进行了设计和仿真.计算了不同的机载前视探测距离对改出机动效果的影响.根据仿真得出的各飞行参数对纵向、横侧控制仿真结果进行对比分析,结果表明,横侧机动能明显维持飞机在改出风切变机动中的飞行性能和生存能力.较长的前视探测距离更有利于飞机改出.     

结冰条件下人机环复杂系统分布式仿真方法

飞机结冰严重影响飞行安全,基于人机环的飞行仿真是研究结冰飞行动力学特性与飞行安全的重要手段。针对复杂飞行仿真系统对实时性要求较高的特点,分析了反射内存网的组网构建方法与实时性工作方式,改进了结冰气动导数模型,开发了包括外部环境、气动力计算、风险评估与边界保护等7个网络节点的分布式仿真系统,为结冰飞行事故重现和飞行控制律验证提供了可靠的平台。提出了基于人机环实时仿真的飞行安全分析方法,包括结冰条件下飞行安全窗和基于相平面的稳定域,对提高驾驶员的情景感知能力,保障飞行安全具有参考价值。     

针对转台及控制器设计的虚拟样机技术应用研究

基于虚拟样机技术进行了飞行仿真转台及其控制器的设计.考虑到非线性、摩擦以及机械系统的柔性特性利用ADAMs进行具有复杂特性的虚拟样机建模.采用Solidworks进行机械部分的建立并导入ADAMS中,使机械设计和虚拟样机设计连贯有序.提出了利用虚拟样机技术代替通常的数学模型进行控制器设计及仿真实验的方案,使设计与实验结果与实际系统更加贴近.基于虚拟样机技术在更接近实际的情况下对控制性能进行检验.并且,控制器的设计可以在实际样机生产之前开始,提高了设计效率.以某单轴转台为例,详细介绍了该控制器设计及校验方法.联合仿真结果证明了方案的合理性.     

基于微物理特性的三维低空风切变雷达回波仿真

低空风切变是一种危险性非常高的恶劣天气现象,对民航飞机起飞和着陆阶段的航行安全威胁最大。由于其具有发生突然、持续时间较短、影响强度大和危险性高等特点,使得真实的雷达回波数据难以轻易获取。在分析风切变目标微物理特性的基础上,利用计算流体力学的仿真方法建立三维风场模型,在对非均匀的原始风场数据进行预处理之后,依据民航装机使用的机载气象雷达设备设置扫描参数,利用逐脉冲撒点仿真法实现高保真的三维低空风切变雷达回波仿真。仿真结果表明,雷达回波数据可真实地反映出风切变信号的气象特征,仿真过程设计合理,仿真数据有效可靠。     

实时仿真飞行管理系统的研究

对在基于网络的实时仿真系统上建立可行的仿真飞行管理系统进行了研究。在满足实时性要求前提下，实现了飞行管理系统中控制显示组块（ＣＤＵ）的动态图形仿真。对横向飞行剖面的生成进行了讨论，并实现了实时运行环境中横向飞行计划的生成。给贞了一种航线导航的控制率设计方法。建立了一个通用的、基于网络连接的飞行管理系统模型。     

战争复杂系统仿真可信性控制方法研究

针对战争复杂系统仿真可信性这一难题,依据相似的叠加性性质,提出了在层次性原则指导下,分步骤、逐阶段控制仿真各环节,使其与真实作战保持较强的相似性,从而提高仿真可信性的原理。进而,建立并详细阐述了面向＂数据、模型、仿真试验过程、仿真应用＂的战争复杂系统仿真可信性的控制方法——DMPA。这种方法借鉴工业生产质量控制的思路,从减少不可信因素影响的角度出发,提高战争复杂系统仿真的可信性。根据仿真实践,这种方法具有较好的可操作性和实用性。

Abstract：

Aimed at improving the simulation credibility of war complex system, the step-by-step control flow of war complex system simulation credibility was put up under the guidance of hierarchy principle, which improved the simulation credibility of war complex system by increasing similarity with the real war. Then, the war complex system simulation credibility control method oriented ＂data, model, simulation experiment process, and simulation application＂—DMPA were built and expatiated. This method references the thought of industry production quality control to improve war complex system simulation credibility by reducing the influence of unauthentic factors. According to simulation practice, this method has preferable maneuverability and practicability.     

一类可变飞行模态飞行器的统一建模研究

可变飞行模态飞行器,兼有直升机垂直起降、悬停和固定翼飞机高速前飞的优势,是飞行器发展的重要方向之一。在分析一类可变飞行模态飞行器运动机理的基础上,建立了能够反映该类飞行器共有特性的、抽象的统一数学模型结构。并在统一模型的框架下,建立了鸭式旋翼/机翼无人机的六自由度数学模型,并对其进行仿真验证。仿真结果表明,该建模方法可以实现该类飞行器各转换模态的配平,并具有较强的通用性。     

基于RBF网络的UCAV战术机动轨迹快速生成方法

针对无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)战术机动动作数学表征困难,机动生成的计算实时性要求高的主要问题,分析了战术机动轨迹建模的基本原理;提出了战术机动轨迹建模的基本思路;设计了基于UCAV运动动力学模型的机动轨迹最优控制方案;建立了基于遗传算法的飞行操控量求解策略。针对操控量求解的实时性问题,基于径向基核函数神经网络,提出了以适应度函数为预测和评判标准的机动飞行操控量快速求解方法,从而建立了初始状态、性能指标与机动飞行操控量的非线性映射模型,实现了机动轨迹的快速生成和机动曲线的精度控制,并通过仿真验证了该方法的有效性。     

一种基于环境预报数据的阵风建模方法

针对现有飞行器仿真试验自然环境模型,研究环境预报数据转换和处理方法;基于随机波浪理论,建立二元阵风紊流数学模型,并研究该模型的仿真建模方法;基于Davenport谱建立基于环境预报数据的阵风紊流模型,并引入到飞行器六自由度数学仿真试验中,得到阵风紊流对于飞行器飞行状态的影响情况。试验结果表明,阵风紊流对于飞行器攻角影响较大,对于飞行高度影响较小,利用阵风紊流模型开展飞行器航迹仿真试验切实可行。