基于虚拟样机的装备故障灵敏度分析及参数阈值获取

作为常规主战陆基武器的火炮，目前在战争中仍然起着不可替代的作用。首先分析了火炮后坐动力学过程和典型故障因素，概括了表征火炮工作性能的三个指标和工作准则。基于ADAMS建立了用于仿真火炮故障的虚拟样机模型，仿真结果与试验数据对比说明了虚拟样机建立的准确性。利用相对灵敏度分析获得各典型故障因素对火炮工作性能指标的影响程度，解决了具有不同量纲的故障因素影响性能指标的比较难题。根据火炮极限射击条件，利用虚拟样机仿真获得了典型故障参数的变化阈值，为火炮预防性维修和精确化保障奠定了基础。最后，展望了下一步工作重点和虚拟样机技术在武器装备仿真领域的应用前景。     

液压式输弹机输弹故障仿真研究

基于虚拟样机技术,利用三维CAD软件Pro/E和ADAMS软件建立了液压式输弹机的机液一体化虚拟样机。通过静态和动态校核对所建虚拟样机进行了VV＆A,验证了所建输弹机虚拟样机的可信度;将其作为故障仿真平台,分析了引起输弹故障的三种影响因素：油泵转速、蓄能器充气压力和系统调定压力,建立了相应的故障模型并进行了故障仿真;明确了造成输弹机输弹故障的主要原因是蓄能器充气压力与系统调定压力不足,为输弹机的勤务维修提供了理论依据。     

基于灰色神经网络组合模型的故障预测

针对装备故障预测存在有效样本少、模型预测精度低等问题，集成灰色理论和神经网络方法，提出基于灰色神经网络的故障预测组合模型。基于新信息优先原理和重构背景值方法优化灰色GM（1，1）模型的初始值与背景值，利用Levenberg-Marquardt算法改进反向传播神经网络模型；采用组合预测思想，将多方法融合改进灰色模型和神经网络模型，分别构建基于权重分配、基于误差修正和基于结构优化的3种灰色神经网络组合模型。以某雷达发射机的故障预测为例，验证上述方法在故障预测中的有效性。结果表明，灰色神经网络组合模型的预测精度优于单一预测模型，可用于装备的故障预测和预测性维修。     

基于ADAMS的装备故障仿真及评估研究

介绍了虚拟样机和利用ADAMS建立虚拟样机的步骤，对火炮主要故障进行了分析和讨论，重点对驻退机漏液、节制环磨损、复进机漏液和漏气对火炮射击性能参数的影响进行了研究。首次将ADAMS引入故障评估研究，结合Fortran语言编制火炮故障仿真模块，在ADAMS环境下建立了火炮虚拟样机，并仿真研究了故障因素对火炮射击性能的影响。最后对进一步工作的前景进行了展望。     

基于模型包装器的虚拟样机仿真系统设计

针对基于HLA搭建虚拟样机仿真系统面临的问题，提出了基于模型包装思想的虚拟样机仿真系统设计方案。在分析模型包装器功能的基础上，给出了基于模型包装器的虚拟样机仿真系统的逻辑结构，讨论了系统实现的几个关键技术，最后给出了原型系统SimKit的设计和实现。     

基于虚拟样机的装备原理示教系统研究

目前研制开发的训练模拟器,一般只是侧重操作训练,没有将工作原理与操作实时、有效地结合起来,为了解决这一问题,引入虚拟样机技术,设计了基于虚拟样机的装备原理示教系统.首先对装备原理示教系统需要实现的功能进行了分析研究,确定了设计内容;然后提出了基于虚拟样机的系统体系结构,给出了整体设计方案;最后使用HLA技术完成虚拟样机中仿真电路的设计:选用MATLAB/Sinulink创建仿真模型,将Simulink模型转化成HLA联邦成员后,调用M(A)KRTI提供的HLA建模服务,在Visual C++中设计仿真电路.     

一种基于虚拟维修仿真的交互式电子技术手册生成方法

基于并行工程思想,提出了一种基于虚拟维修仿真分析过程的结果数据制作装备交互式电子技术手册(IETM)的方法。主要研究工作为:构建了一种基于主题的IETM内容数据模型(CDM),给出了典型装备IETM的组成结构;分析了典型虚拟维修仿真分析过程中的结果数据;提出了虚拟维修仿真系统和IETM创作系统的并行集成框架,设计了集成接口和相关模型,在产品生命管理平台下实现了二者的集成;在基于Jack软件环境的虚拟维修仿真系统中,以某型榴弹炮为例,进行虚拟维修样机建模、维修任务生成、虚拟维修仿真,最后通过以上结果数据生成了该榴弹炮的4级IETM系统。     

协作虚拟样机与协同设计方法

协作虚拟样机技术是在分布式环境下，多领域专家协作建立和应用虚拟样机的方法和技术，本文分析了协作虚拟样机与协同设计的关系，提出了基于协作虚拟样机的协同设计方法，该方法可全面而灵活地支持协同设计，在产品实际设计、制造和使用之前，对其功能、性能进行充分仿真与验证。文中还讨论了协作虚拟样机建模方法和异构仿真方法，并给出了基于协作虚拟样机的协同设计环境的总体结构。     

基于虚拟维修仿真的维修性分析系统设计与实现

提出了基于虚拟维修仿真的堆修性分析系统的结构框架，并进行了系统的设计，系统主要由虚拟维修样机模块、维修仿真模块，维修性分析与评价模块以及系统管理模块等4个功能模块组成。在Jack软件平台下进行了系统开发。以某装备部件拆卸为例，对系统进行实例验证，达到设定目标。     

基于FMECA的复杂装备故障预测贝叶斯网络建模

针对复杂装备故障预测问题, 本文提出一种基于故障模式, 影响及危害性分析(failure mode, effects and criticality analysis, FMECA)知识的 故障预测贝叶斯网络模型(failure prediction Bayesian network, FPBN)建模方法. 首先, 在分析现有FMECA知识所包含故障信息的基础上, 提出了基于FMECA单元的FPBN网络结构转化方法和FPBN概率 参数计算方法, 建立起对应的FPBN单元模型. 然后, 对复杂装备各组成部分对应的FPBN单元模型进行连接, 构建整体系统的FPBN集成模型. 最后, 根据某机载平视显示器(head up display, HUD) FMECA知识, 建立了HUD电子组件的FPBN模型实例. 实例分析结果表明, 基于FMECA知识建立的FPBN模型具有不确定性表达和定量 分析方法的优势, 能够准确、有效地进行复杂装备故障预测.     

基于虚拟样机的故障安全分析演示平台设计

大型复杂机电液系统的故障安全分析面临的主要障碍是历史故障数据的不足。针对该问题,提出了基于虚拟样机的机电液系统故障安全分析方法,设计并构建了其演示平台。介绍了故障安全分析演示平台所涉及的关键技术实现方法,包括虚拟样机的建立与验证、基于故障仿真的故障模式与影响分析、基于蒙特卡罗仿真的概率风险分析以及基于广义回归神经网络的关键参数预警,并采用多种软件环境集成构建了演示平台。操舵系统的案例研究结果表明,所提出的技术方法能够有效缓解历史故障数据不足的问题,演示平台能够满足机电液系统故障安全分析的需要。     

复杂产品虚拟样机概念设计技术研究

建立协同的、智能化的复杂产品概念设计支撑系统是当前虚拟样机工程必须解决的问题之一。从复杂产品概念设计的需求和解决分布式环境下概念设计系统实现的技术难点出发，在分析了Agent技术和WEB服务技术的基础上，对虚拟样机分布式协同仿真系统中的复杂产品概念设计进行了研究，提出将WEB服务技术和Agent技术相结合，建立基于Agent的虚拟样机产品概念设计系统，阐明了系统的结构，工作原理和工作流程，并讨论了系统实现的关键技术。     

虚拟样机可视化支撑平台的研究与实现

虚拟样机的开发过程实质上是一种基于模型的不断提炼与完善的过程。虚拟样机作为复杂的系统工程项目，强调的是资源的共享及团队的协同工作。而虚拟样机可视化支撑平台是虚拟样机支撑平台的一部分，其任务是支持建立包括武器装备虚拟样机协同设计、开发以及运行、评估全过程的可视化工具集。就研究开发武器装备虚拟样机可视化支撑平台中的协同可视化技术和框架的研究与实现进行了总结。     

基于虚拟样机的武器系统性能评估方案

讨论了利用虚拟样机技术仿真的意义和重要性,概括了ADAMS的主要特点,介绍了ADAMS中用户自定义函数的编制,首次将其应用引入到武器装备研究领域。分析了影响火炮射击性能的主要故障模式,提出了火炮正常工作的三个基本准则。在火炮拓扑结构分析的基础上,结合Fortran语言编制了火炮故障仿真模块,在ADAMS环境下建立了火炮虚拟样机。制定了基于虚拟样机的火炮射击性能评估方案,并提出了火炮性能评估函数的概念。最后,对虚拟样机的应用前景进行了展望。     

基于虚拟样机技术的火炮反后坐装置设计评价研究

反后坐装置是火炮系统的核心部件,其工作性能的优劣直接影响着整个火炮的性能.首先介绍了火炮反后坐装置设计评价的必要性,建立了反映反后坐装置工作状况的火炮虚拟样机.提出了表征反后坐装置工作性能的三个指标,基于虚拟样机仿真研究设计参数对反后坐装置性能指标的影响规律,从而将对反后坐装置设计的评价转化为对其性能的评估,实现了火炮反后坐装置设计评价的定量化,评价实例说明了利用虚拟样机评价反后坐装置设计的优越性.最后,展望了虚拟样机在武器装备工程研究领域应用的前景和下一步工作的重点.     

神经网络主元分析的传感器故障诊断方法

针对多传感器故障诊断问题，将神经网络引入主元分析(principal component analysis, PCA)模型之中，提出一基于主元分析的多传感器故障诊断模型。首先，应用传感器正常工作时测量的历史数据，由PCA模型得到所有传感器的预测值。其次，计算传感器系统的平方预期误差值(squared prediction error, SPE),根据系统的SPE值是否跳变，判定有无故障发生。通过分别重构单个传感器信号的SPE值来确定发生故障的传感器。最后,应用一个多传感器故障诊断仿真实例证明了该方案的可行性。