基于MEMS技术的扑翼式微飞行器的研究

在低雷诺数环境下对长度大约15cm，重量在20～60g的直翅类昆虫的飞行进行了空气动力学的建模研究，对扑翼式微飞行器的系统结构进行了详细的分析论述；通过仿真软件建立了所需要的扑翼飞行机器人的数学模型，并对其进行了仿真研究，从而为扑翼飞行器的研制提供理论依据。     

集束式战斗部空投试验仿真技术研究

阐述了集束式战斗部试验计算机仿真技术的重要性，介绍了集束式战斗部空投打靶试验的数学模型，提出了计算机仿真建模的过程，得到了三维参数仿真模型，建立了集束式战斗部打靶试验计算机仿真系统，对打靶试验过程进行了计算机仿真模拟，得到了相应的试验仿真结果数据，并对结果数据进行了分析处理和推断。     

飞行器的仪表着陆仿真系统

基于空中交通管制系统的应用,采用虚拟现实技术设计了一个飞行器的仪表着陆仿真系统,叙述该系统的结构和系统建模等过程。通过对飞行器的仪表着陆过程进行分析,该系统模拟了飞行器的飞行和降落过程。仿真结果表明:该仪表着陆系统能够真实的模拟了盲降过程,有效的控制了飞行器在低天气标准情况下的降落,减少了地面管制员和飞行员的工作量。     

飞行器运动模型的计算机辨识技术

飞行器运动模型辨识是以飞行试验、飞行力学和系统辨识为基础的一门新兴技术。计算机仿真应用贯穿着运动模型辨识的全过程。文中作者简述了飞行器运动模型在航空、航天科技和工业中的重要地位，以及计算机仿真对这门新技术的巨大支撑作用。着重讨论了飞行器运动模型结构－ 参数的计算机辨识技术     

虚拟微型扑翼飞行器建模仿真

针对扑翼飞行控制算法设计和验证需要，研究了扑翼飞行器数学建模和仿真系统建立问题。构造了一个虚拟微型扑翼飞行器（VFMAV：Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle），基于非定常空气动力学原理，用修正的准定常气动力计算模型估算出了翅膀扑动产生的高升力。分析惯性力的基础上建立了扑翼飞行器的状态空间方程，进而基于Matlab语言和Simulink环境设计了虚拟微型扑翼飞行器仿真系统（VFMAVS：Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle Simulator），并给出了相应的仿真结果。     

SBA系统MDO环境中建模仿真工具集成技术研究

针对SBA系统多学科优化环境构建中各学科分析过程对建模仿真工具集成的需求,研究了.NET平台下MDO环境中典型建模仿真软件MATLAB和DATCOM的集成方法及技术,总结了基于COM组件集成、MCC编译器方法及MATLAB引擎工作方式三种MATLAB集成方法并给出应用优缺点分析.在使用C#言构建的多学科设计优化环境中从气动学科、推进学科、控制学科建模仿真的角度介绍了各部分DATCOM和MATLAB工具的应用及集成过程,为SBA系统多学科设计优化环境的构建打下了基础.     

高超声速飞行器总体性能虚拟飞行试验验证系统

高超声速飞行器具有重要战略价值,但难以进行全程和整个飞行包络的真实飞行试验,基于仿真技术进行虚拟飞行试验是其总体性能分析与验证的必要手段。针对高超声速飞行器在飞行过程中总体、控制、气动、结构、动力、载荷、防热与热环境、飞行器运动学与动力学等多学科、多物理场强耦合特性,提出了高超声速飞行器高性能多物理场耦〖JP3〗合虚拟飞行试验平台体系结构,建立了高超声速飞行器多物理场耦合虚拟仿真试验模型,开发了基于高性能异构计算系统的多学科综合虚拟飞行试验系统,为实现高超声速飞行器的总体设计提供了可靠、实用的验证途径。     

无人飞行器Ad Hoc网络仿真研究

针对无人飞行器Ad Hoc网络仿真研究中的不足,提出了一种基于多分辨率建模的分布交互式仿真方法,利用元建模技术拟合高分辨率模型的输入/输出关系,对得到的元模型族进行适当裁剪和组合构造低分辨率模型,满足了多分辨率模型间的行为层次一致性。采用HLA高层体系结构,以KD-RTI为运行支撑环境实现了仿真原型系统。在想定场景下进行了无人飞行器Ad Hoc网络性能优化,实验结果表明,多分辨率建模提高了仿真效率,满足仿真优化应用的需求。     

大系统理论体系下的飞行器多学科设计优化方法

阐述了飞行器多学科设计优化方法与大系统理论的关系.在大系统理论体系下根据不同的分类原则和系统的特点将系统逐层分解分类,同时依据大系统理论的分解协调法对现有飞行器多学科设计方法进行了分类,阐明了每种算法的理论背景和适用范围.飞行器设计系统是典型的工程大系统,同时飞行器多学科设计优化方法是以大系统理论为基础的,因此要在研究飞行器多学科设计优化的同时对大系统理论方法进行研究,推动多学科设计优化的发展.     

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。     

CAE工程及其与单片集成和混合集成电路的关系

本文针对当前关系一个企业竞争力和科研水平的CAE工程,结合雷达系统、部件、器件的应用,论述了声表面波器件CAD技术、集成电路中反应离子刻蚀(RIE)薄膜刻蚀深度的神经网络建模预测、混合集成电路(MCM)的并行工程设计和可靠性分析,最终构造了一个集成化的具有数据库、仿真器、实体建模、工具接口和统一的图形用户界面(GUI)的软件系统.     

基于X语言的起飞场景民机协同设计与仿真一体化方法

针对大型复杂产品,传统基于模型的系统工程（model-based system engineering, MBSE）方法存在系统设计和仿真验证的多语言、多平台集成实现,难以保证高效、准确地反馈系统设计的缺陷,无法达到快速优化设计目的等问题,提出采用基于面向复杂系统支持MBSE的新一代一体化建模仿真语言—X语言实现面向起飞场景的民机跨域子系统的一体化建模仿真。从民机起飞过程需求分析出发,建立了起飞场景的系统级模型和物理级模型,并在X语言的建模仿真软件—XLab进行统一的建模仿真验证,给出了基于X语言面向复杂产品协同设计与仿真一体化方法,为不同领域的设计人员实现复杂产品设计的协同与优化提供了全新的理论与方法参考。     

基于MBSE的民机系统功能建模方法

针对传统系统工程存在的迭代周期长、开发效率低、模型二义性等问题, 结合基于模型的系统工程理念, 将敏捷系统工程概念引入到民机研制过程中, 并利用系统建模语言定义了基于场景的功能建模方法, 详细分析了民机自动飞行控制系统高度控制用例的顶层功能愿景, 建立了对应的功能模型和接口描述视图。该方法以迭代的形式展开系统功能建模, 能够充分保证需求和功能模型紧密结合, 正向构建满足民机系统以需求为导向的功能建模方法, 为民机系统的架构设计工作提供基础。     

基于EELG理论与Dymola环境的多学科系统集成仿真

多学科系统的设计与开发,要求跨能量域的统一建模与仿真。基于传统Linear Graph建模方法,提出适合多学科统一建模的EELG(Extensible Elementary Linear Graph)理论,可以很好解决包括多体动力学分析在内的多学科系统集成仿真,最终求得DAEs形式的方程组,联立这些方程后求得多能量域系统动态性能的数值解。结合软件工程中模块化与面向对象技术,将Linear Graph封装成可扩展的单元线性图,使得组件模型具有多态性、可重用性和可扩展性。最后,基于EELG技术,运用面向对象的仿真语言Modelica构建不同学科的标准组件库,并在Dymola软件平台运行仿真,正确的输出结果表明该方法是可行的。     

信息时代的仿真软件

从六个不同角度简要回顾了仿真软件的发展，进而展望了信息时代仿真软件进一步发展的趋势：采用新技术改善建模仿真功能；增强对仿真工程全生命周期（ｌｉｆｅｃｙｃｌｅ） 各类活动和人员的集成、优化和管理；采用基于标准、基于软总线的开放的体系结构；注重面向专业领域／面向用户；进一步开发完善支持分布交互仿真工程的支撑框架及支持复杂系统虚拟样机的开发     

倾转旋翼飞行器无模型自适应姿态控制

采用余弦加权分配法克服了控制操纵冗余问题,采用内/外回路控制结构解决了通道间耦合问题,实现了不同飞行模式下飞行控制系统统一建模。针对无人倾转旋翼飞行器动力学模型难于准确建立问题,引入伪梯度向量和伪阶数,应用无模型自适应飞行控制策略,使飞行控制系统对存在动力学特性非线性、时变性和未建模部分的被控对象具有更强的自适应性和鲁棒性。仿真验证了无模型自适应控制器的自适应性和鲁棒性优于比例〖CD*2〗积分〖CD*2〗微分控制器,给出了倾转旋翼飞行器由直升机模式到过渡模式再到飞机模式的全过程仿真,验证了无模型自适应控制器能够应用于倾转旋翼飞行器飞行控制系统设计,为无人倾转旋翼飞行器飞行控制系统设计,提供了一套新的控制系统设计方法,便于工程实现。     

基于虚拟样机技术的刚柔耦合系统动力学仿真

基于集成CAD、CAE与可视化技术的虚拟样机技术,提出一种刚柔耦合系统动力学建模与仿真的方法.根据刚柔耦合动力学方程,建立计及刚体运动与弹性变形的系统虚拟样机.对于运动副间隙、摩擦力以及制造误差引起的建模与仿真误差,通过对比试验结果选择系统特征参数为修正因子进行调整,从而补偿以上因素对建模和仿真精度的影响.利用三维实体建模技术、有限元技术以及多体动力学分析,依照虚拟样机仿真和试验的建模仿真流程,完成了曲柄滑块机构的刚柔耦合动力学仿真实例.与试验对比结果表明建模方法和仿真流程的有效性和实用性.     

微观交通仿真软件PARAMICS在ITS模拟和评价中的应用

鉴于已有交通仿真软件不能对智能交通系统(ITS)的模拟和评价提供有效的支持，提出了用微观交通仿真软件PARAMICS(PARAllel MICroscopic Simulator)的应用程序接口(API)实现这一目的的研究框架和技术路线，利用PARAMICS的API函数，编制了能够模拟ITS控制和诱导策略的插件，嵌入到其主要仿真模块中，实现了对多种ITS控制和诱导策略的模拟。在示例中研究了在事件引发的非常发性交通拥堵情况下，多种ITS控制和诱导策略的仿真实现、评价和对比。     

基于多粒度模型的导弹MDO方法研究

根据MDO环境的建模/仿真需求,针对某导弹多学科设计优化问题,分析了多粒度模型建模/仿真的必要性,以气动学科为例探讨了导弹MDO环境中多粒度模型的建模/仿真方法,研究了有限元分析软件FLUENT及其前处理软件GAMBIT的集成方法,并利用响应面分析、工程估算、数值计算三种方法对某导弹的气动学科进行多粒度的建模与解算,将输出的主要气动参数与风洞试验数据进行了比较与分析。研究结果表明多粒度模型的建模/仿真对提高导弹MDO效率具有重要意义。

Abstract：

According to the requirement of modeling and simulation in MDO environment, with consideration of missile’s Multidisciplinary Design Optimization problem, the necessity of modeling and simulation on multi-granularity model was analyzed. Taking pneumatic domain as an example, method of modeling and simulation on multi-granularity in missile’s MDO environment was discussed. The integration methods of finite element software FLUENT and its pre-processing software GAMBIT were studied. Through abundant experiments, data results of computing multi-granularity model were given using three methods, namely Response Surface Analysis, engineering prediction method and numerical computation method. Finally, comparison of the data got from above and from wind tunnel test was analyzed. The study results show that modeling and simulation on multi-granularity model are significant to improve MDO efficiency.     

基于网络化技术的大型集装箱船舶轮机模拟器

轮机模拟器是现代化航海教育的必备设施，已为中国海事局列入正工评估项目。三十年来，轮机模拟器随着计算机技术的发展不断地更新和升级，论文介绍了上海海运学院自行设计和研制的网络化的轮机模拟器。内容包括该轮机模拟器技术特点及计算机系统的结构；实时工控平台开发软件；人机界面的实现及系统仿真软件的开发技术。