实时数值仿真几类并行与串行算法的特性分析

针对动力学系统实时数值仿真,分析了实时数值仿真的特点,概述了实时数值仿真算法的一般的构造思想.重点讨论和分析了几类实时数值仿真的并行算法的具体构造思想、方法,收敛阶、数值稳定性、加速比、并行效率、应用的特性.类似地分析了几类实时数值仿真的串行算法的构造特点、快速性、数值稳定性和计算复杂性等.并指出了进一步的研究方向.     

刚性系统数字仿真算法

介绍刚性的本质,综述刚性算法、间断处理、实时算法、微分代数问题、稳定性、并行算法的一些结果,给出在这个领域的进一步研究的建议。     

电力系统暂态稳定仿真并行算法的研究进展

随着高性价比的可扩展集群并行系统的逐步成熟和应用，大规模电力系统暂态稳定并行计算和分布式实时仿真成为可能，本文首先介绍了电力系统暂态稳定的计算模型及基本算法，分析了算法中存在的困难。然后从算法的基本原理和实用效果入手，综述了空间并行，波形松弛和时空并行电力系统暂态稳定算法的研究进展，。比较了各种并行算法的优点和局限性，并指出基于集群系统的粗粒度区域分解暂态稳定并行算法最具发展潜力。     

基于演化的复杂系统建模与仿真研究

系统仿真技术正面临着新的挑战，即：如何建立基于演化的复杂系统动力学的建模与仿真方法学。本文讨论和综述了这一领域目前的工作和发展，主要内容包括：复杂性问题的提出；主要命题；复杂系统的动力学特征；复杂系统建模与仿真的理论研究、方法和软件。     

并行计算机上数值算法的构造原理

本文举例说明了并行数字计算机上数值算法的一些构造思想,为在并行计算机上进行数值计算或数字仿真提供一些处理的途径。文中首先从算法构造的观点对一些并行处理机作了简单的介绍,并按构造算法将它们划分成三种类型,即向量运算型、局部存贮向量运算型和运算块分解型,接着讨论了如何将串行算法改造成并行算法,即利用算法中的自然并行性和向量扩充法。讨论了递归问题的并行算法的构造思想,特别讨论了非线性递归问题的迭代并行计算,举例介绍了构造并行算法的杂凑技术,最后介绍并行计算机上异步信息处理的算法。 本文综述了作者构造并行算法的一些经验,以及文献中的并行算法的一些构造途径。     

一种改进的紊流风模型及其仿真算法

从提高飞机飞行动力学系统仿真的逼真性出发，提出了一种新的大气紊流模型，并研究了模型的仿真实现技术。该模型是在Dryden模型的基础上改进的。通过比较．Dryden模型与Von Karman模型的功率谱，提出了改进的紊流风模型的形式，采用参数优化方法对模型参数进行优化，得到了一种更为接近Von Karman频谱的紊流风模型。在此基础上推导出该模型仿真实现的计算公式，从而形成对该模型的仿真算法。通过在频域的分析比较和时域的仿真计算验证了模型的合理性和算法的正确性。本文给出的紊流风模型及其仿真实现算法，可用于飞行模拟器的实时仿真，也能用于飞行动力学系统的非实时数字仿真计算。     

实时仿真系统参考模型

实时仿真是一个重要研究领域，我们认为复杂实时仿真系统必须分解，进行分层功能描，因此，本文根据多年实时仿真工作经验，给出了仿真计算机的体系结构，文章借鉴PERTS[8]系统，提出了实时仿真系统的参考模型。即：TGM模型、AS算法调度器、RGM模型和RACP资源访问控制协议，文章通过例子阐述了此模型的逻辑功能和基本概念。     

间断动力学系统实时仿真的分段组合算法

对于含有间断动力学系统的实时仿真问题，由于间断点的不确定性和实时仿真的快速性，无法直接采用定步长和变步长RK方法以及一般非实时间断仿真算法进行处理。针对间断点采用四阶实时连续RK公式进行预估和对间断区间进行平均分段处理的思想，构造并且研究了实时间断处理的分段组合算法．在舍间断点的分段区间上采用新的加权值法，其余分段区间应用不同阶次的实时RK公式，可以有效地提高实时仿真的精度。数值实验的结果表明该算法是有效可行的。     

高速并行多处理器系统原理及方案

当前,计算机应用领域对计算机的运算处理速度要求越来越高,而提高单机系统的处理能力是有限的,同时系统成本也会很高。因此并行处理技术成为解决这一矛盾的有效方法之一。并行处理系统从硬件角度采看,基本可分为两类;基于低信道容量网络的多计算机系统。这类系统多用于各结点信息藕合比较小、实时性要求不高的松散藕合系统。另一类即是紧藕合的多处理器系统。本文介绍一种已工程实用化了的紧藕合实时多处理器系统。该系统为研究多处理系统的并行算法、任务的实时划分、调度管理等关键技术提供了一个良好的硬件平台及软件环境,该系统可广泛用于要求迭代速率非常高的实时控制与实时仿真系统。     

分解刚性大系统数值仿真并行算法

针对一类分解的刚性大系统，根据系统分割的思想，提出了组合ＲＫ－Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ方法，将方法分割和系统分割的思想相结合，构造了并行组合方法。对于提出的并行算法，比较系统地研究了算法的构造以及它们的收敛性和数值稳定性，并在微机和多处理机上进行了数值仿真试验。     

Class of modified parallel combined methods of real-time numerical simulation for a stiff system

A class of modified parallel combined methods of real-time numerical simulation are presented for a stiff dynamic system. By combining the parallelism across the system with the parallelism across the method, and relaxing the dependence of stage value computation on sampling time of input function, a class of modified real-time parallel combined methods are constructed. Stiff and nonstiff subsystems are solved in parallel on a parallel computer by a parallel Rosen-brock method and a parallel RK method, respectively. Their order conditions and convergences are discussed. The numerical simulation experiments show that this class of modified algorithms can get high speed and efficiency.     

一类实时间断处理的并行组合算法

对于含间断的分解的大系统,利用系统分割的并行化思想和“瞎子探路”的间断处理算法,构造并且研究了一类实时间断处理的并行组合算法,含间断的子系统采用实时RTRK方法积分并做间断处理,而不含间断的子系统采用AB方法积分,讨论了算法的误差阶和实时实现时含间断的子系统的规模与不含间断的子系统的规模之间的关系,数值仿真试验表明算法是有效的。     

一类微分代数系统并行仿真算法

利用对误差的预校正技术,本文提出一类微分代数系统的并行仿真算法,进行仿真误差估计。对于一个模型问题进行稳定性分析,画出稳定区域。计算实例表明算法是有效的。     

并行实时数字仿真模型稳定性分析的扰动方法

本文讨论并行实时仿真模型的稳定性分析。建立了耦合系数扰动方法和仿真步长扰动方法。对于两类测试方程组构造了并行仿真模型,并且证明了当仿真步长适当小时,它们将具有与原连续系统相似的稳定性品质。     

Perturbation Methods of Stability Analysis for Parallel Real-Time Digital Simulation Models

In this paper, the stability analysis for parallel real-time digital simulation models is discussed. The coupling coefficient perturbation method and the simulation stepsize perturbation method are established. For two classes of systems of test equations, we construct the parallel simulation models and prove that they have the stability behaviour which is similar to the original continuous systems.     

Markov控制过程基于性能势仿真的并行优化

Markov控制过程是研究随机离散事件动态系统性能优化问题的一个重要模型，并在许多实际工程问题中有着广泛的应用。在Markov性能势理论的基础上，我们讨论了一类连续时间Markov控制过程在紧致行动集上的性能优化仿真问题。由于实际系统的状态空间往往非常巨大，通常的串行仿真算法，可能耗时过长，也可能由于硬件限制而无法实现，故我们提出了一种基于性能势的并行仿真优化算法，来寻找系统的最优平稳策略。一个仿真实例表明该算法有较好的运行效率。该算法可应用于大规模实际系统的性能优化。     

船舶运动控制虚拟现实交互式仿真系统

提出并生成一种应用虚拟现实技术,可使仿真过程可视化的船舶运动控制交互式仿真系统。它使研究者可以在实验室环境下更好地研究船舶航向,航迹,减摇等船舶运动控制系统,直接获得系统的动态和静态特性,实现实时跟踪和监控船舶运动控制多种算法的可视化仿真过程。     

动力学系统数值仿真并行算法的发展

本文主要综述动力学系统仿真的非刚性、刚性系统和微分代数系统并行数值方法的一些最近发展。     

一类混合动态系统的仿真方法

结合现有的连续变量动态系统及离散事件动态系统的仿真模型和仿真算法，分别给出了交互型和监控型两种混合动态系统的仿真模型及仿真算法