面向空间目标监视的星图模拟器设计与实现

提出并实现了一种应用于光学空间目标监视地面仿真实验的目标模拟器系统。目标模拟器系统以高性能图形工作站和液晶显示器为硬件，通过软件方法，动态表现恒星、日、月、地球等自然天体对敏感器的光学特征，并通过建立球面光反射模型，模拟出自然环境中的空间目标航天器。系统可作为空间目标监视敏感器的地面仿真实验的目标模拟器，亦可以应用于星敏感器的地面实验。     

基于虚拟样机的太阳帆板展开动力学仿真

在ADAMS软件平台上建立了航天器太阳帆板展开过程动力学虚拟样机模型,研究了目前航天器太阳帆板典型的三种布局安装方式,分别为太阳帆板安装在航天器一侧同步展开;太阳帆板安装在航天器两侧同步展开;太阳帆板安装在四侧同步展开.对三种布局安装方式下的太阳帆板展开过程进行了动力学仿真并对仿真结果进行了比较,仿真结果可以准确的预测三种布局安装方式下太阳帆板展开过程的动力学特性以及帆板展开过程对航天器本体姿态运动的影响,可以为航天器太阳帆板布局方案提供参考,有利于初期方案的筛选,也为航天器姿态控制系统的设计以及地面试验系统提供参考依据.     

航天器运动可视化仿真建模技术研究

航天器及其力学部件的可视化运动模型构建技术是航天器飞行控制可视化仿真的关键技术环节之一。针对三轴稳定卫星、自旋稳定卫星等不同类型航天器,通过对其运动力学模型及其各部件运动特性的分析研究,结合图形学原理,建立了航天器位置、姿态运动及其太阳帆板、推力器等部件相对运动的可视化仿真建模算法,利用实时测控数据,成功实现了航天器飞行控制可视化仿真,并在测控任务中得到了应用。     

基于HLA的航天任务仿真系统

以组建具有良好可扩展性和可重用性的仿真系统为目的,在HLA分布式仿真技术的基础上,采用面向对象的建模与仿真技术分析并设计了分布式的航天任务仿真系统。系统由控制中心,测控站,航天器和视景显示四类联邦成员组成,控制中心和测控站构成虚拟的航天测控网,完成对航天器的监测和控制,仿真结果通过视景联邦成员用3D图像表现出来。在对仿真系统不作任何修改的情况下,加入不同个数的航天器联邦成员,能够完成诸如单个航天器入轨和卫星星座等的航天任务仿真。在此仿真系统的基础上,通过扩展和重用,可以方便的组建特定目的的其它航天任务仿真系统。面向对象的建模与仿真技术应用于空间总体技术仿真是一种新方法,有利于更大规模的系统集成,也便于仿真组件的发展与重用。     

建立地面交通通用仿真系统的研究

首先提出了建立地面交通通用仿真系统的构想，并进一步从系统模拟单元构造和系统结构模式两方面讨论了建立地面交通通用仿真系统的方法，提出了分层次描述模拟单元以及模块化和插件式方法构造模拟系统的思想。在此基础上可进一步构造城市交通和铁路交通通用仿真系统，以满足地面交通研究的需要。     

精馏塔通用动态仿真软件及其在控制系统设计中的应用

本文提出了一种通用的精馏塔动态仿真软件，系统地综合了物料平衡、能量平衡、塔板水力学、塔板效率、再沸器动态特性以及控制系统的调节作用，可以自动识别与计算液液分层现象。通过它在某丙烯腈萃取精馏塔控制系统改进中的应用，证实了这种通用化精馏塔动态仿真软件的可靠性。     

航天器及部位投影形状不确定性的建模与仿真

在未来空间作战中,航天器将成为重要的作战装备,同时也将是敌对双方重点打击的对象.通过投影形状确定航天器类型或者航天器毁伤部位的毁伤度,可以为及时采取相应的措施提供决策依据.结合航天器的三维空间实体描述,给出了航天器投影多边形的误差带模型以及航天器毁伤部位投影多边形的面积误差模型.通过实例仿真分析得出,通过构建航天器及其毁伤部位多方位投影形状数据库,建立多边形面元不确定性模型,结合先进的计算机技术和人工智能技术,确定航天器类型及其可能毁伤部位的毁伤度是可行的.     

航天器五自由度对接试验台动力学特性仿真

建立可靠完整的动力学模型是制定航天器五自由度对接试验台方案的理论基础。对航天器对接试验台的动力学建模问题进行了研究，建立了接触点的动态变约束方程、对接碰撞力模型，并应用牛顿一欧拉方法提出了五自由度下捕获阶段运动学模型。用MATLAB编写了捕获阶段的动力学仿真程序。给出了主、被动试验台运动范围及运动特性、作用力范围等仿真结果，为航天器五自由度对接试验台的实现方案提供了重要设计依据及参考。     

一种简化的移动卫星网仿真方案

鉴于以星座组网模式建立的卫星网在仿真上实现的难度很大，提出了一种简化的卫星网仿真方案，利用地面固定的有线网络，在其中加入卫星网特性模型，使其完全呈现出卫星网固有的动态网络拓扑特性和动态网络时延特性。最后在OPNET上实现了本仿真方案。     

船舶压载水系统仿真建模与控制的研究与实现

以某油轮为母型船，建立了整个船舶压载水系统的仿真数学模型，并利用MINIS通用仿真平台与Intouch工控组态软件，开发了船舶压载水系统动态仿真与监控程序，基于全PC平台实现了船舶进、出港和货油装、卸过程中压载水系统的动态仿真与监控调节。     

一种基于ES法的卫星测控资源调度仿真及实现

针对陆基测控网“星多站少”而导致测控设备与航天器测控冲突问题，以中低轨道航天器作为研究对象，应用离散事件系统中的事件调度(ES)法对陆基测控资源调度问题进行了研究，提出了解决测控冲突的技术途径，确定了测控弧段优先级及量化方法。同时根据陆基测控网实际和航天器测控需求，抽象出排除测控冲突的数学模型以及在计算机上可实现的实用算法，最后应用模糊综合评价法对仿真结果满意度进行了评估。该测控资源调度方法已成功地应用于航天工程实践，达到了陆基测控网资源的合理分配。     

Design and realization of a novel multitask TT&C operation pattern

With the sharp increase of China＇s in-orbit spacecraft and the constraint TT＆C resources, a mathematical model for optimal TT＆C resource allocation is proposed, and the TT＆C facility remote monitoring function is designed to achieve the multitask operation pattern under the unified management of the network management center. With this pattern, the TT＆C network management and the spacecraft management are separated, which is quite different from the previous pattern. Further, a novel spacecraft TT＆C technique based on spacecraft control language is developed, and the telecommanding pattern is designed to address the spacecraft operation problems. The engineering application shows that this pattern fundamentally improves the TT＆C network capability, increases the resource efficiency, and satisfies the efficient, accurate, and flexible operation of spacecraft.     

基于虚拟样机技术的航天器配重设计与实现

将航天器的质量、质心和转动惯量调配到一定目标范围内,可以降低航天器姿态控制的难度,提高航天器姿态控制的准确性,利用虚拟样机技术和数值优化技术的相关软件设计了航天器配重仿真优化方法,能够对航天器进行构件设计,仿真装配、动力学分析和可变装配参数优化,能够支持构件可变质量优化和装配位置优化,最后通过空间机器人地面气浮仿真平台的配重实例验证了配重方法的正确性,结果表明该方法可以有效地对航天器进行配重优化。

Abstract：

The mass, centroid and moment of inertia of spacecraft, regulated at a certain target range, can reduce the difficulty and improve accuracy in spacecraft stance control. The relative software of virtual prototyping and numerical optimization techniques were used for designing the methods of simulation and optimization in spacecraft balance. The methods could make spacecraft devised in components, simulation assembly, dynamic analysis and parameter optimization of variable assembly and support the components of variable quality optimization and assembly location optimization. The accuracy of balancing platform was validated by the balancing example of space robot ground floatation simulation platform. The result shows that spacecraft can be effectively balanced and optimized by this method.     

组件化的变结构Petri网建模仿真方法

Petri网模型建立后,其结构相对固定,不易描述实际系统结构的动态变化。借鉴软件组件的设计思想,提出了组件化的变结构Petri网的描述规范、组合机制和仿真方法,实现了仿真运行中Petri网结构的动态变化。该方法增强了Petri网模型的重用性,支持层次化建模,便于实现与其他模型的集成,提高了Petri网的建模仿真能力。     

船舶蒸汽系统管道仿真方法研究

根据船舶饱和蒸汽系统管道的工作特点和结构特点,将复杂的蒸汽管网分为大直径蒸汽管道和小直径蒸汽管网两类仿真对象,根据质量守恒、能量守恒定律针对这两类仿真对象分别建立了两相箱体模型和流体网络模型。考虑了流体网络中网络节点与外界环境的散热,提出了流体网络节点压力、温度、焓的修正方法。在某核动力装置模拟器上进行的仿真实验表明,该模型能够较好地反映船舶饱和蒸汽系统管道运行的动态特性。     

化工过程培训仿真器的新型软件构造模式与C＋＋实现

本文提出了一类基于微机网络的化工过程仿真培训器的软件构造模式及用面向对象的Ｃ＋＋语言的实施方法。在提出的仿真器中：（１）过程按工艺流程切割为若干个独立的部分，分别建模，并在不同的学员操作站（下位机）运行，而过程间的物料、能量及信息耦合由下位机间的通讯实现；（２）根据下位机上运行的具体模型，配备相应的操作画面，形成一个相对独立的操作岗位；（３）教师指令台（上位机）仅承提对中个操作站的监控职能，如冻结、评分、引发事故等。由于该类仿真器中模型被分解为小规模的模块分散独立运行，过程数学模型和学员操作环境合二为一，极大地减少了通讯数量，显著地改进了仿真器的可靠性和运行速度，增强了微机对大型过程细微仿真的适应性     

基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架

搭建了基于Matlab／Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架；基于该框架和非线性控制设计模块完成了一类带动量轮机构的航天器PD姿态控制器参数优化设计与姿态仿真研究。研究结果表明：1）基于Matlab／Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架具有可重用性好、继承性强的优点；2）非线性控制设计模块可以有效地完成非线性系统控制器参数优化设计。     

引入微元法思想的混合测控资源联合调度方法

针对混合测控资源联合调度中存在的资源属性繁多、偏好差异大以及可能出现的调度弧段冲突等问题,借鉴单体制测控网调度研究中的任务需求描述方法,对混合测控任务需求的特点进行分析,给出其任务需求的规范化描述.以测控调度收益值最大为目标,建立混合资源联合调度模型;引入微元法思想,提出了可用弧段扩展复用方法,以此为基础提出了基于改进...     

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。     

太阳帆板故障模式展开动力学仿真

基于ADAMS软件，对柔性太阳帆板展开与锁定过程进行了动力学仿真分析，详细地研究了太阳帆板展开与锁定过程对航天器本体姿态运动的影响，并且重点研究了两种典型故障模式下太阳帆板展开与锁定过程对航天器本体姿态运动的影响，一种故障模式为一侧两块太阳帆板故障，另一侧太阳帆板正常展开；另一种故障模式为有一块太阳帆板展开机构故障，由同步机构协调展开。给出了航天器本体姿态运动以及太阳帆板展开过程动力学特性等仿真结果，并初步提出了故障模式下的动力学辅助展开策略的建议，对航天器姿态控制系统的设计以及地面试验提供了参考和依据。