水下航行器半实物仿真系统的数字化和一体化设计

提出了一种适应水下航行器控制系统仿真需求的新型半实物仿真系统的设计方法,并且完成了系统的工程实现。该系统的主要特点是实现了仿真系统的数字化和一体化,完成了转台、水压仿真器的微机控制和数字仿真机与外围仿真设备的实时数字通讯以及仿真工程数据库设计。经多项航行器半实物仿真试验应用,表明该系统的仿真精度明显提高,对航行器的研制具有实用价值。     

系统测试-评估-协同工作集成平台研究

在分析分布交互仿真系统全生命周期中对测试、评估及协同工作环境工具的需求基础上，提出了分布交互仿真系统测试．评估．协同工作一体化集成平台方案，实现了对分布交互仿真系统全生命周期测试评估活动的全方位支撑。本文介绍了在集成平台开发过程中解决了一系列的关键技术问题。本文的研究工作对分布交互仿真测试评估技术研究与应用具有重要意义，为开发更加有效的分布交互仿真系统测试评估和协同工作平台奠定了基础。     

水下航行器系统分布交互仿真技术研究

利用局域网技术构建了水下航行器的分布交互仿真系统，讨论了面向对象建模技术、客户／服务器结构，网络协议和动画生成等关键技术。     

分布交互仿真及其支持环境

本文研究分布仿真环境的功能需求；分布交互仿真环境的设计原则；在考虑功能需求、设计原则及技术实现可能性的条件下，分布交互仿真环境应采取的体系结构；本文还对分布交互仿真环境中的关键问题－建模、分布式计算机网络、人机界面和数据管理技术进行了分析研究。     

一种新型水下航行器半实物仿真系统的实现

针对水下航行器控制系统高精度仿真的需要,给出了由AD/RTS仿真机、三轴转台、水压仿真器和视景仿真工作站组成的仿真系统的总体设计,完成了由反射内存实时网络互连的三个平台的实时通信程序开发,研究了Simulink和C/C 混合编程技术并建立了航行器模块化仿真模型,已完成了系统调试。结果表明,该仿真系统满足了仿真实时性要求,对于水下航行器研制具有重要的应用价值。     

分布式潜艇作战系统仿真设计环境研究

分布式潜艇作战系统仿真设计环境是目前国内功能较全、规模较大、技术较新的潜艇作战系统仿真平台,是数学仿真环境和半实物仿真环境的综合集成。该仿真设计环境可在较真实的水下战场环境中,利用异地分布的设备和仿真模拟器进行互操作,完成潜艇作战系统及分系统的仿真、验证和培训等应用,通过Stage软件的集成实现对整个仿真过程中战场态势的实时显示,并能对仿真结果进行评估。     

基于时间Petri网的实时多任务调度方法研究

Petri网是一种模拟和分析的系统工具，能有效地描述并发与并行、同步与异步问题。对时间Petri网在水下航行器制导系统仿真多任务调度中的应用进行了探索和研究。首先介绍了时间Petri网的基本原理，并以水下航行器制导仿真系统为例，将水下航行器制导仿真多任务系统划分为自导子任务、控制子任务、程序弹道子任务、目标运动子任务和指挥导引子任务，在建立和分析时间Petri网模型的基础上，给出资源的束双处理器条件下的最佳调度方案。仿真结果表明，通过该方法完成的多任务调度，能使水下航行器制导仿真系统多任务协调地在双处理器计算机环境下运行，满足水下航行器制导仿真系统分析研究的需求。     

水下航行器组合自导系统声学建模与仿真

组合自导是新型水下航行器制导系统的发展方向,通过仿真手段对其性能及技术特点进行研究是水声仿真研究领域非常关心且亟待解决的问题.对水下航行器组合自导系统的功能及系统构成进行了研究,基于层次化、模块化的建模原则,将组合自导系统分解为13个相互独立的模块,给出了主要模块的数学模型,并利用Visual C 平台在声信号层次上设计并建立了水下航行器组合自导声学仿真系统,仿真结果表明了各模块及整个仿真系统的正确性和有效性.     

水下航行器视景仿真系统的研究

基于软件平台MultiGenCreator和Vega开发出DIS环境下航行器视景仿真系统。提出了视景点的软硬件配置要求；论述了基于Creator的实体建模方法、基于creator建模和Vega软件环境的海面、水下等海洋环境效果的生成方法、视景仿真软件的开发过程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明，该视景系统逼真地演示出水下航行器仿真过程，并且满足系统仿真的实时性要求。     

水下航行器仿真软件包设计

主要研究了水下航行器仿真软件包的结构设计、模型库和数据库的构 建方法，解决了模型规范化、模型通用性以及各软件平台互连（ODBC）等关键技术，实现了建模、仿真和统计分析过程的一体化。该软件人机 界面友好、可扩充性好，能满足实时、超实时仿真要求。本项研究对于航行器系统性能研究具有实用价值，且已经在水下武器系统论证、设计、试验的各个部门和应用领域得到成功的应用。     

面向工程车辆应用开发的仿真平台

针对基于现场总线分布式智能电液比例控制与综合的复杂作业工程车辆的开发与研究需要，在分析现有的仿真平台基础上，给出了一个用于实现工程车辆的信息综合、分布式控制和监督管理的仿真试验平台，该平台是基于半实物的硬件在环仿真系统，用于对网络环境下工程车辆的控制操纵性能和控制算法进行测试和验证。采用该平台，实现了多轴驱动的运、架梁一体化工程车辆的开发研制，从而为新型工程车辆控制与操纵系统的研究开发提供参考和评价。     

基于面向服务的通用任务规划仿真集成方法研究

采用基于Service oriented architecture(SOA)的集成框架实现了仿真环境中无人机系统的通用任务规划模块功能的集成.给出了具有系统之系统特点的多无人机综合仿真环境UAVSSE体系结构设计和多层次集成方法.将任务规划功能模决抽象为任务规划服务,基于Web Services技术实现通用的任务规划服务封装.利用注册、发现和绑定机制,任务规划功能能够动态地集成进仿真运行,并能为多架无人机和多个地面系统的仿真提供任务规划服务.通过综合仿真环境中的原型系统验证了相关技术,结果表明基于面向服务方法的任务规划集成能够为多UAV仿真环境提供有效的任务规划功能集成,弥补了HLA在构建动态"系统之系统"仿真中的不足,并能为未来的仿真系统和真实UAV一体化运行提供借鉴.     

运载火箭优化设计通用仿真类库设计与开发

在面向对象方法学的指导下，从运载火箭一体化优化设计实际要求出发，针对仿真计算的通用性需求，设计开发了运载火箭一体化优化设计通用仿真类库。首先进行了运载火箭一体化优化设计问题的面向对象建模，然后分析设计了通用仿真类库的主要类，介绍了利用Visual C 平台开发类库的主要技术和方法。基于该仿真类库可以完成针对不同类型火箭、不同设计要求的运载火箭参数优化设计计算，该仿真类库已经成功地应用到一个系列化运载火箭总体优化设计中。     

具有离合器的双机械端口电机系统仿真

双机械端口电机(Dual Mechanical Ports Electric Machine,DMPM)是一种具有两个机械端口和两个电气端口的新型电机,基于该种电机的混合动力系统能够实现电力无级调速,已成为混合动力汽车研究领域中的一个热点。深度混合动力系统中的双机械端口电机内外转子之间设计一离合器,当内燃机工作在高效区时,离合器闭合,能量直接从发动机传递到驱动轴,提高效率。在分析整车工作模式、双机械端口电机和离合器数学模型的基础上,基于Matlab/Simulink/Stateflow建立了集DMPM、离合器、内燃机、控制器和整车为一体的仿真平台,经过对FTP75工况仿真表明:建立的仿真平台可以实现整车工作模式的模拟,同时对发动机启停、离合器闭合的动态过程进行实时仿真,对控制策略的仿真验证,减少调试和实验时间。     

汽车ASS与EPS分层协调控制

以提高汽车行驶平顺性和操纵稳定性为出发点,建立了汽车ASS与EPS的整车动力学模型,提出了一种汽车ASS与EPS集成控制的方法。分别设计了ASS子系统模糊控制器与EPS子系统模糊控制器,利用分层协调控制思想建立了上层协调控制器,对两个子系统进行协调控制。仿真结果表明：采用分层协调控制策略控制的ASS与EPS集成系统可使车身垂直加速度、车身俯仰角、横摆角速度、车身侧倾角等性能参数得到优化,汽车行驶平顺性和操纵稳定性有明显改善,提高了整车综合性能。

Abstract：

Vehicle dynamics model of ASS and EPS was built.A coordination control method of vehicle ASS and EPS was presented to improve vehicle ride performance and handling stability.ASS controller and EPS controller were designed separately.The controller of ASS was designed using fuzzy logic control theory and the EPS system was designed using fuzzy logic control theory too.In order to coordinate the two subsystems,an upper coordination controller was set up based on an idea of delaminating control.The simulation results show that layered coordination control strategy can optimize the vehicle performance parameters and the vehicle integrated performance is improved obviously.     

水下超高速航行体双模态控制研究

水下航行体在高速运动时,其全部或大部分表面被空泡包裹.由于水动力和周围环境扰动使航行体尾部与空泡壁相互作用产生滑行力,滑行力的存在使系统具有较强的非线性并导致不稳定的航行状态.针对航行体纵向运动数学模型可以描述为无滑行力的线性模型和存在滑行力的非线性模型,设计了基于状态的切换控制策略并设计了双模态控制器,对于线性模型采用状态反馈控制,对于非线性模型采用基于微分几何的反馈线性化方法.仿真结果表明,基于状态切换的双模态控制器减小了滑行力,对于初始状态扰动具有鲁棒性.     

基于CarSim的车辆动力学虚拟仿真系统开发

为了解决实车实验因“高成本、高消耗、高危险性”而无法开展的问题,开发了一套基于CarSim的车辆动力学虚拟仿真系统。利用CarSim创建实时车辆模型;在Unity3D中搭建虚拟场景,并使用主动立体显示技术实现3D视觉效果;通过Fanatec赛车模拟方向盘和LabView采集驾驶员操作信息,在NI-Pxie8840控制器中求解车辆动力学模型以确保其运算的实时性;将解算数据通过六自由度运动平台反馈给驾驶员。结果表明：虚拟车辆可以遵循驾驶员的意图行驶,整套系统反应灵敏、操作环境安全、沉浸式感受较强、实验数据准确可靠,对汽车的设计研发具有一定意义。     

RFID制造业仿真部署平台设计关键技术

为解决实际制造企业生产线上部署射频识别(RFID)设备成本高、周期长、尤其是效果不理想的问题,以测试数据为基础并利用面向对象的设计思想,设计和实现了一个界面友好的交互式RFID设备仿真部署平台。通过静态结构和动态结构的分析,该仿真平台实现了环境仿真、生产线仿真、读取标签仿真、消息传递、系统优化评估等关键技术,并已在某冰柜生产线得到成功应用。     

电传动履带车辆系统建模及加速性能仿真

随着科学技术的迅速发展,新材料新技术的不断应用,履带车辆传动系统从结构、要素和功能上都日趋复杂化、系统化,其更新换代的周期也日益见短。因此,采用先进的系统建模思想和仿真手段对车辆的性能进行分析与仿真对新型传动系统的开发和现有装备的改造都有着十分重要的意义。基于某小型电机的输出特性试验结果,运用模块化建模的思想建立了零差速电传动履带车辆的系统模型,并在MATLAB/Simulink下建立了整车动态系统仿真模型。然后,参考原车的试验条件,对采用零差速电传动方案改造后的虚拟样车的加速性能进行了仿真,并与原车机械传动的试验数据进行了对比,其结果表明采用零差速电传动方案可以大大提高车辆的加速性能。     

基于虚拟化技术的云仿真运行环境动态构建技术

为使得云仿真平台能够支持仿真用户快速、高效、灵活地获得个性化仿真服务,基于虚拟化技术研究了云仿真运行环境动态构建技术,设计了基于虚拟化技术的云仿真运行环境动态构建模型,研究了面向多用户的、以仿真模型需求为依据的云仿真运行环境动态构建的三层映射算法。最后通过一个应用示例说明了基于虚拟化技术的云仿真运行环境动态构建技术的可行性和有效性。