离散／连续系统仿真语言IHSL

本文介绍了自行研制的离散/连续系统仿真语言IHSL。IHSL是一个通用的仿真语言,适用于广泛的领域。与其它通用语言相比,IHSL具有以下特点:(1)模型,实验,参数分离处理功能;(2)对实体流模型的描述能力;(3)对加工设备和物料处理的建模能力;(4)能与有关软件组成一体化仿真支撑环境.所以IHSL除了作为通用仿真语言使用以外.更适合于对制造系统的建模和仿真。 IHSL是用C语言开发的。目前已能在多种机型上运行。     

制造系统仿真及其软件

本文描述了制造仿真的现状,并讨论了一个理想的制造系统仿真软件.据此,给出了一体化制造系统仿真软件(IMSS)的功能与体系结构.     

基于MultiGen Creator的航天发射场三维模型优化技术

采用3D模型优化技术可以提高仿真系统的逼真度,满足实时仿真的要求.结合航天发射场三维模型的特点和要求,从建模过程、模型数据库、模型封袭三个方面对关键优化技术进行探讨,并给出模型示例对优化效果进行了验证.通过对比优化前后的运行性能参数,证实了优化建模技术能提高三维模型数据响应速度,增强仿真效果的真实性和流畅性.     

质子交换膜燃料电池动态建模与仿真

基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的动态输出特性,利用Matlab/Simulink仿真工具提出一种新颖的PEMFC动态模型.通过使用新加坡淡马锡理工学院燃料电池应用中心的燃料电池测试系统,对PEMFC的暂态电响应进行测量和分析.仿真结果与实验数据吻合较好,并且通过在不同运行条件下的结果比较,证明该模型能够有效反映PEMFC系统的动态特性.该建模方法有助于改善PEMFC系统动态模型、PEMFC的输出性能以及可应用于PEMFC实时控制系统的设计.     

燃气-蒸汽联合循环机组热力系统动态仿真模型

采用模块化建模方法开发了燃气-蒸汽联合循环机组热力系统动态仿真模型.根据联合循环机组工作机理和特性,以质量、能量、动量平衡原理为基础,结合相关专业基础知识,论述了燃气顶循环和蒸汽底循环系统中主要设备和过程仿真模块的数学模型及建模思路,与热力系统中其它辅助设备仿真模块相结合,以深圳广前电力有限公司M701型燃气-蒸汽联合循环机组为对象,建立了完整的联合循环机组热力系统机理性实时仿真模型.仿真试验表明所建模型能够正确反映参照机组热力系统的动态特性和全工况运行过程,整体模型运算稳定可靠,不仅可用于机组运行人员的仿真培训,还可为联合循环机组控制系统设计与分析提供良好的非线性对象模型.     

基于建模仿真的体系工程

通过军事、社会、制造等领域中的典型案例,介绍了复杂工程体系的概念和特点以及建模仿真对研究复杂工程体系的意义,以复杂产品制造为例,梳理了从系统工程到基于模型的系统工程(MBSE),再到基于建模仿真的体系工程(MSBS2E)的演变过程,分析了复杂工程体系建模仿真的特点和挑战,介绍了模型理论与方法、计算方法与平台以及不确定性...     

我国系统建模与仿真技术的发展——为纪念中国系统仿真学会成立二十周年而作

引言 "系统建模与仿真技术"是以建模与仿真理论为基础,以计算机、物理效应设备及仿真器为工具,根据研究目标,建立并运行系统模型,对研究对象(系统)进行认识与改造的一门多学科的综合性、交叉性技术.其中,模型(model)是对实体、过程、系统、现象的数学、物理或逻辑的描述,仿真(Simulation)是模型随时间运行的手段和方法.     

大型油船燃油锅炉建模与动态系统仿真

船舶燃油锅炉系统的建模与实时仿真无论对系统优化控制、故障诊断,还是对于提高船舶锅炉系统运行的经济性、安全性和可靠性等都具有重要意义.从物理机理出发,采用模块化建模方法和集中参数处理技术,建立了大型油船燃油锅炉实时仿真的非线性模块化数学模型.以AALBORGMISSIONTM OL型船用燃油锅炉为母型锅炉进行了仿真,仿真结果与实测数据进行了比较,结果表明模型具有较好的准确性、动态特性和实时性,符合实船锅炉的动态响应过程.目前此模型已在船舶辅锅炉仿真系统中得到了成功应用.     

风电机组运行动态数字孪生建模及半物理仿真

面向数字孪生技术所提出的精准映射与实时仿真需求,针对大型风电机组复杂非线性运行特性,提出了一种多输入-多输出(multi-input multi-output, MIMO)有限差分域-混合半机理(finite difference domain-hybrid semi-mechanical, FDD-HSM)数字孪生建模方法,建立了含物理控制器的风电机组数字孪生半物理仿真系统。推导机组集成动态MIMO-FDD-HSM模型结构;定义可表征机组运行工况的有限差分回归向量,完成全工况下有限差分空间紧致凸划分、参数模型辨识以及非参数模型训练;联合物理控制器搭建风电机组数字孪生仿真系统,开展硬件在环实时仿真。结果表明：该仿真系统具有高精度、实时逼近能力。     

基于ExSpect领域模型库的装备维修机构仿真环境构建

应用可执行规格说明语言及工具Exspect,建立了支持维修机构建模仿真分析的领域模型库.该环境支持下,通过可重用组件的安装和实例化,可显著提高维修机构的建模效率.在模型仿真环境中,可自动运行模型,直观分析系统运行特性,并可进行定量分析,为维修保障建模、仿真提供了实用、高效的技术手段.     

半导体设备预防性维护建模与优化方法研究

半导体生产线造价昂贵,制造工艺复杂.其维护具有维护费用高、维护难度大等特点.为了降低生产系统的整体维护成本,保证整个生产系统的稳定运行,本文通过伽马过程描述设备退化规律,对设备的衰退情况进行分类维护.针对随机退化的生产线提出考虑机会维护的预防性维护建模方法.以总维护费用最小化为目标,建立了维修费用模型,结合更新定理给出了模型求解的方法,对检测周期等参数进行优化分析.并分析了检测成本、间隔时间相互影响关系.仿真结果表明建立的预防性维护模型可行且有效.     

制造企业生产设备运行维护实时管理系统

根据制造企业生产设备实时化运行维护所应具备的主要功能要求, 提出了一个基于改进型设备综合效率(OEE)计算和设备功能区块图的设备实时监控系统四层结构框架,该框架包括设备信息采集层、实时监控管理层、效能分析层和设备调度管理层,可以应用于生产制造执行系统(MES)中设备管理子系统的设计,并且使大型复杂设备维护系统的设计条理化和模块化,使企业的设备维护流程和管理运作达到最佳效率.     

一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法

作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性.因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题.基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL(时间转化模型/全时轴实时时态逻辑)来描述和验证CNC系统.TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之.这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证.使用该建模和验证方法可以对OAC(开放式体系结构CNC)系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分.验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模.在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件.     

连续/离散混合型制造系统的生产过程虚拟仿真建模

离散事件仿真建模被广泛应用于制造系统的设计及运行控制,但是很多制造系统兼有离散系统和连续系统的特点。提出一种将离散事件与连续系统结合起来的仿真建模方法,以支持动态展现这类制造系统的生产过程。该方法的主要思想是,主机内部的机构运动主要采用连续系统进行仿真建模,而主机之间的加工顺序则利用离散系统来构建其仿真模型,然后由统一的仿真管理器管理。论文详细描述了虚拟仿真引擎中的仿真时钟推动机制,并用这一方法建立了面向啤酒灌装生产线生产过程的虚拟仿真模型,说明了这一方法的可行性。     

基于MATLAB/Simulink机器人鲁棒自适应控制系统仿真研究

介绍了一种在MATLAB/Simulink环境下进行机器人鲁棒自适应控制系统仿真的方法,利用Matlab软件强大的数值运算功能,将系统模型用Matlab语言编写成M-Function(或S-Function)文件,通过User-Defined-Function模块嵌入到Simulink仿真环境中,可以充分发挥Simulink模块实时的动态仿真功能,简化仿真模型的设计,修改和调整。基于M-Function建立机器人系统模型的方法可以推广到其他复杂控制系统的建模,SimMechanics在建立多自由度连杆机器人受控对象仿真模型时,简单可靠。     

无人飞行器飞行实时大气环境仿真服务器

无人飞行器飞行仿真实时大气环境服务器是大气环境仿真服务系统(Atmosphere Environment Simulation Platform)的一部分.在仿真应用中,它负责响应仿真联邦内无人飞行器以及其它实体的大气环境信息请求,并反馈以正确的环境信息.实时大气环境服务器的实时性是保证整个仿真系统正常运行的重要环节.介绍了实时大气环境服务器的设计方案,引入内存数据库技术,提出磁盘与内存交换策略来解决实时大气环境服务器的实时性的问题.在实际应用中,实时大气环境服务器运行良好,满足了多用户实时的环境信息请求.     

现代工程系统建模与仿真方法

本文的研究工程对象：生产线,制造单元,维修等工程系统.通过对这些工程系统进行分析,提出系统组成部分之间的层次关系.根据这种层次关系,从系统角度,提出面向工程系统的建模与仿真方法.在此方法中,仿真系统模型由任务模型,控制模型和实体模型组成,分别是实际工程系统中逻辑部分,控制决策部分和物理部分的对应模型.根据部分模型在系统模型中所起的不同作用以及不同特点,各部分模型采用不同的建模方法,能更真实的反应系统的实际特征,并提高建模和仿真效率.     

基于SMP2的复杂系统生成式仿真建模方法

复杂系统仿真迫切需要能够同时支持多领域分别独立针对性建模和全系统统一集成仿真的方法. 将当前用于复杂系统仿真的建模方法分为统一型、组合型和生成式三大类, 分析指出生成式建模方法具有较之其它方法的独特优势, 有望解决复杂系统仿真建模面临的问题. 研究了当前仿真领域应用的各类生成式建模方法存在的不足. 提出了以仿真模型可移植性标准(SMP2)为基础, 综合利用生成式建模方法的两大流派-模型驱动架构(MDA)和模型集成计算(MIC)-的先进技术和规范, 构建复杂系统生成式仿真建模方法的研究思路. 分析了其中的多领域生成式仿真模型公共表示规范、各类仿真形式体系到SMP2的映射与模型变换以及面向领域的仿真建模工具的自动生成等三大关键技术问题. 设计了生成式仿真建模一体化支撑环境的体系结构, 介绍了其中已经完成的工作和下一步的重点.     

作战仿真应用中实时VV&A研究

作战仿真系统是一项复杂浩大的技术工程,由于其在应用领域的重要性以及系统开发中高投入高风险的现状,使得建模与仿真(M&S)的VV&A工作变得至关重要.以具体的工程实践为依据,系统分析了作战仿真的特点,研究了在作战仿真应用阶段,一种以任务空间概念模型为驱动、可互操作、自动化、实时的VV&A方法.     

SST-I分布式航天器实时仿真系统

根据现代航天器动力学及控制系统仿真的需要,提出了一个基于dSPACE、Vxworks和xPC平台的分布式航天器实时仿真系统方案。整个系统由一套dSPACE和数台xPC、Vxworks实时机组成,dSPACE提供了丰富的I/O接口用于与航天器星载设备进行连接,xPC用于对各种星载设备和有效载荷以及动力学模型的仿真,Vxworks用于运行各种成熟的传统仿真程序。动力学、控制仿真程序的开发大部分基于Simulink,极大的缩短了开发周期。系统通信总线基于以太网QoS技术,实现了可靠的实时数据通信,整个系统的总通信带宽可以随系统中计算机的数量扩展。系统内的时钟同步信号由dSPACE系统统一生成。对系统的实时性能进行了分析,结果表明该系统可以满足航天器分布式实时仿真的需要。