飞行仿真模型库及虚拟样机建模环境的研究

飞行仿真模型库是飞行实时仿真系统研究的基础，仿真建模环境是为了让用户快速，方便地建立仿真所需的模型，并向外系统提供接口，从而使建模者和软件编制人员分开，本文论述了在飞行仿真模型库及虚拟样机建模环境方面的研究，介绍一个自行开发的具有良好的继承性和可扩充性的飞行仿真建模的软件开发环境，在飞行仿真模型库和建模环境的基础上，探讨了虚拟样机技术在飞机优化设计中的应用。     

基于组件技术的飞行器动力学虚拟样机模型库的研究

模型库技术是虚拟样机技术的关键技术之一，模型的重用性、模型库管理系统及其建模环境又是当前模型库技术中的研究热点。本文针对飞行器动力学虚拟样机系统的特点，在对系统进行面向对象分析的基础上，论述了模型库系统中应用组件技术的必要性，引入COM组件技术对模型设计构建，增强模型重用性、通用性；设计的层次化模型库体系结构及相应的模型组织、管理方法及其在模型组件基础上的一种图形化建模方法，支持动力学虚拟样机技术的研究。     

数据库技术在动力学虚拟样机中的应用

介绍了飞行器动力学虚拟样机系统的协同建模/协同仿真体系结构，采用客户服务器结构的分布式数据库对模型与数据进行管理。以模型字典为核心，实现模型库管理系统的基本功能。采用ActiveX数据对象对数据库进行访问与操纵，开发虚拟样机各分系统客户端应用程序，完成与模型库、数据库的数据交互。并简要阐述了协同仿真环境中数据库技术的应用。     

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.     

虚拟样机模型库管理系统初步研究

在虚拟样机协同仿真平台中，模型库管理系统的作用主要是提供底层服务，管理平台开发、运行阶段需要的模型、文档、数据。本文基于总装虚拟样机支撑平台项目，阐述了虚拟样机模型库系统在虚拟样机工程中的位置及作用，介绍了作者及同事开发的基于PDM技术的模型库管理系统的体系结构及主要功能，探讨了项目管理平台与模型库系统的接口。     

基于Simulink的子导弹全弹道仿真

在MATLAB／Simulink环境下，针对子导弹武器系统，应用全弹道建模方法开发了包括运动学与动力学模块、制导与控制系统模块，弹目相对运动模块等组成的仿真系统数学模型，进行了全弹道数字仿真。仿真实验表明，该仿真系统较好的模拟了子导弹的飞行弹道，为子导弹武器系统的开发研制提供了必要的仿真工具。     

机械系统的刚-柔耦合模型建模方法研究

为了实现虚拟样机的精确建模,采用了虚实混合建模方法。使用机械系统三维造型软件、有限元分析软件以及多体系统动力学仿真软件建立了曲柄滑块机构刚-柔耦合虚拟样机模型。结合相应的物理样机实验,并用有关实验数据修正虚拟样机模型,分析结果表明采用虚拟样机得出的结果与实验测试结果具有较好的一致性。为机械系统刚-柔耦合混合仿真虚拟模型的构建,探索了一种可行的方法。     

基于虚拟样机技术的舵系统动力学仿真研究

针对某型导弹舵系统研制过程中的技术难题,提出利用机械动力学分析软件ADAMS和控制系统仿真软件MATLAB联合建立舵系统动力学虚拟样机模型的方法,使用地面物理试验数据校正了该虚拟样机模型,通过大量的虚拟试验预估了复杂环境下舵系统的展开性能、锁紧性能以及操纵稳定性能,获得了较为完整的虚拟试验数据,为该舵系统设计提供了一定的基础技术支持。     

基于虚拟样机的火炮系统建模仿真与优化研究

以某小口径自动炮遥控武器站为研究背景,对其进行动力学建模仿真与优化研究.首先介绍了虚拟样机技术的发展和应用,利用多体动力学原理建立系统的动力学方程;在UG中建立遥控武器站三维装配模型的基础上,利用ADAMS软件平台建立遥控武器站虚拟样机并进行了校核;然后利用火炮发射动力学技术,对其连发射击状态进行了多刚体系统动力学仿真;并对火炮系统的后坐力和射击精度进行了优化.研究结果为遥控武器站总体设计和部件设计提供了理论依据.     

分布交互仿真作战环境中有人驾驶飞行仿真平台

论述由本课题组研制成功具有高逼真度动力学特性，关键机载系统功能仿真，良好的人－机交互界面和逼真的环境仿真，能在分布式虚拟战场中进行交互作战的有人驾驶通用飞行作战仿真平台，显示出飞行动力学虚拟样机对武器平台设计和战效评估的可行性和重要性。     

BTT导弹自动驾驶仪LQG/LTR积分控制设计

为实现BTT导弹准确跟踪指令的要求,采用LQG/LTR积分多变量控制方法设计自动驾驶仪。以某飞机型BTT导弹为例根据其气动特点建立了俯仰独立、偏航-滚转耦合的气动模型,分别设计了俯仰及偏航-滚转通道自动驾驶仪,对设计结果进行仿真。仿真表明所设计的自动驾驶仪能够很好的跟踪指令,鲁棒稳定定性较强,具备一定抵抗通道间耦合的能力。     

面向Agent的电梯群控仿真系统建模研究

扩展了UML建模语言，形成了面向Agent的UML（AUML）以辅助面向Agent系统的开发。并应用扩展的Agent图、用例图和顺序图建立了电梯群控仿真系统的Agent模型、功能模型和动态模型，从而为系统的设计、开发奠定了基础。实践表明，该方法在面对复杂多任务系统时具有更强的实用性和优越性。     

基于神经网络的BTT导弹鲁棒动态逆设计

针对存在不确定性的BTT导弹系统,基于神经网络提出了一种鲁棒动态逆控制系统设计方法。首先应用双时标假设将BTT导弹动力学分离为快变状态动力学和慢变状态动力学。然后,在巧妙地利用导弹气动参数特性设计Lyapunov函数的基础上,对快变状态动力学和慢变状态动力学分别进行动态逆控制设计。设计中应用RBF神经网络来逼近系统中存在的不确定性,证明了闭环系统的所有信号均有界且指数收敛至系统原点的一个邻域。最后给出的BTT导弹非线性六自由度数字仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于UML的弹道导弹预警仿真系统建模

采用UML构建了导弹预警仿真系统的用例模型、实体结构模型、实体行为模型和系统逻辑结构模型。通过综合运用SQL、VisualC++、STK和Matlab等软件功能,实现了这个以预警任务规划和传感器调度为亮点的导弹预警仿真系统。该仿真系统兼具多重功能,可模拟导弹攻防、模拟导弹发射和导弹预警不确定因素、优化预警装备部署、评估预警系统效能等。     

基于敏捷性导弹逆动态的神经网络控制方法与仿真研究

给出了一种基于敏捷性导弹逆动态的神经网络控制方案。该方案由两个神经网络组成：第一个神经网络（NNI）用来离线的学习整个飞行包线内导弹动态特性的逆特性，以实现系统的线性化；由于敏捷性导弹在大迎角状态下具有高度的非线性特性和气动参数突变等未建模动态，因此引入第二个神经网络（NN2）来在线的补偿NNI的逆误差。在线学习的权值调整由Lyapunov理论得出，保证了闭环系统的稳定性。该控制方案对参数变化及未建模动态等具有良好的鲁棒性。将其应用于敏捷性导弹的控制中，数字仿真结果表明该控制方案有效。     

用现代时域法设计BTT导弹自动驾驶仪

本文先建立了高性能BTT导弹控制系统和两个横向加速度指令数学模型。由于高性能BTT导弹滚转速率较大,俯仰、偏航通道间存在强动力学耦合,但滚动通道可以近似解耦。然后,用本文给出的模型跟随理论设计俯仰一偏航通道自动驾驶仪,用线性二次型理论设计滚动通道自动驾驶仪。为了满足远程全空域BTT导弹作战要求,自动驾驶仪中的增益是滚转速率和动压头的函数。最后,利用某典型地空导弹动力学模型进行了六自由度数字仿真,计算结果表明设计出的自动驾驶仪对导弹结构参数、气动参数、高度等变化具有良好的鲁棒性,导弹侧滑角、脱靶量很小。     

基于Xsim平台的防空导弹武器系统仿真平台设计

以系统仿真技术在防空导弹武器系统的方案论证、优化设计、飞行试验预测、作战效能评估等方面中的应用为背景,提出了一种基于Xsim平台的防空导弹武器系统仿真平台设计方法。论述了该平台的总体架构设计、模型设计以及仿真流程设计,给出了设计思路。完成了某防空导弹武器系统仿真平台的应用开发,实践表明该平台可以较好的开展防空导弹武器系统作战过程仿真,可用于支撑防空武器装备各阶段的仿真工作,提升复杂战场环境下防空武器装备研发论证及设计能力。