基于物理模型的乐器仿真技术

基于物理模型的乐器仿真技术是运用声学和力学理论，通过偏微分方程来描述乐器的振动物理特性，它不仅可以精确地描述乐器发声及发声过程，而且还可以准确地再现演奏者的弹奏力度、速度和情感，表现方法与控制仿真参数完全与真实乐器一样而无人工合成的痕迹。随着计算机计算能力的快速提高以及MPEG4的问世，这种方法日趋活跃，成为目前乐器仿真、声音合成的研究热点。本文阐述了物理模型方法中常见的五种技术，分析了它们的特性及其缺陷，阐述了各自的基本思想及实现方法，重点论述了两个著名模型的局限性，并相应地提出了我们所推导出的一维和二维物理模型。     

膜乐器声音仿真的物理模型研究

基于物理模型的膜乐器声音仿真技术是运用声学和力学理论，通过二维振动偏微分方程（2D—PDE）来精确描述乐器的发声，该方法已逐步成为目前乐器仿真、声音合成技术领域内的研究热点。文章分析争证明了一个著名二堆振动方程的局限性，利用弹性力学理论提出了新的物理模型，并证明了新模型的合理性。     

基于Modelica的捣固车操作培训仿真系统研究

捣固车操作内容多、规范性强,要求相应的培训仿真系统具备很强的过程管理能力.针对该需求研究了一种基于Modelica的捣固车操作培训仿真系统.该系统利用Modelica建立系统多领域物理模型,根据捣固车操作规范建立状态模型.物理模型完成系统的仿真计算,状态模型实现操作过程的管理.状态模型根据操作内容实时驱动物理模型,实现捣固车操作的交互式仿真.给出了交互式仿真算法和系统实现.系统应用结果验证了模型和方法的有效性.     

基于可编程GPU的红外场景仿真实现

针对以前红外仿真方法细节差、实时性不高等技术难点,提出了一种新的红外物理模型实现方法。该方法将物理信息与物体的几何模型顶点绑定,提高了对红外场景的描述细节。该方法对物理模型的计算在CPU与GPU之间进行了分配,充分利用了可编程GPU的强大运算能力,有效提高了红外场景生成的实时性。讨论了几种典型探测器效应的添加方法。使用仿真图像来说明所提出方法的有效性,同时分析了该方法的优缺点。     

汽车主动悬架系统的单神经元自适应PID控制

建立了汽车1／4主动悬架物理模型，提出了一种主动悬架系统的单神经元自适应PID控制方法。以阶跃函数模拟路面输入，对汽车主动悬架系统进行计算机仿真研究。仿真结果表明，该方法控制的主动悬架，汽车车身振动位移小，鲁棒性较高。     

一种改进的紊流风模型及其仿真算法

从提高飞机飞行动力学系统仿真的逼真性出发，提出了一种新的大气紊流模型，并研究了模型的仿真实现技术。该模型是在Dryden模型的基础上改进的。通过比较．Dryden模型与Von Karman模型的功率谱，提出了改进的紊流风模型的形式，采用参数优化方法对模型参数进行优化，得到了一种更为接近Von Karman频谱的紊流风模型。在此基础上推导出该模型仿真实现的计算公式，从而形成对该模型的仿真算法。通过在频域的分析比较和时域的仿真计算验证了模型的合理性和算法的正确性。本文给出的紊流风模型及其仿真实现算法，可用于飞行模拟器的实时仿真，也能用于飞行动力学系统的非实时数字仿真计算。     

人口—经济仿真系统中的对话式模糊综合评价模型

本文描述了人口－经济仿真系统的工作机理，提出了一种对话式多层次目标模糊综合评价模型，并对该模计算机实现的算法步骤作了讨论。该模型，决策者可对人口－经济信真系统的多个仿真方案进行综合评价并选取处自己满意的仿真方案。实践表明，应用该模型可将因素对仿真方案的影响通过不同层交，不同阶段较为直观地表现出来，从而较好地保证了仿真客观性。     

网络环境中STIFF系统动态仿真的多帧速并行算法

提出了一种在通用网络环境下对大规模刚性(Stiff)系统进行动态仿真的多帧速并行算法.该算法以一个松耦合的微机组成的常规计算网络为计算平台,将大系统分解为若干个子系统,一台计算机执行一个子系统的仿真,通过有效的通讯策略和同步机制实现并行仿真.仿真时每一个子系统可采用各自的积分步长,并可根据不同子系统的性质采用不同的数值积分方法.仿真实例表明该算法具有较高的精度和可靠性,能够实现大规模复杂系统的动态仿真.     

一种船载特种起重机作业仿真培训系统

船载特种起重机系统的研究刚刚起步，综合分析了其工作特点和作业环境，设计了一种船载起重机仿真培训系统，其相应的组成部分由计算机根据相应数学模型进行仿真，本文主要介绍该领导具培训系统的设计方法，主要功能和特点，为今后实际物理模型和系统的建立以及进一步研究船载起重机的特性提供了必要而可信的模型基础，对指导海上作业和培训操作人员有着重要的实际意义。     

生产物流系统交互性层次仿真方法研究

在交互式仿真对生产物流系统的分析过程中往往需要借助于虚拟现实技术和仿真与可视化的同步计算能力。虽然高分辨率模型能够更加精确的描述实际系统的行为，但是随着仿真模型复杂度的增加，整个仿真系统需要运行在高分辨率的条件下，导致计算机计算负荷增大，计算能力成为瓶颈。在虚拟环境下对生产物流系统进行交互式仿真分析要求仿真和可视化的实时性。基于层次建模和多分辨率仿真技术，提出了一种新的生产物流系统交互式仿真方法，并以汽车生产物流系统为例，开发了原型系统，验证了新方法的有效性。     

Anti-aliasing nonstationary signals detecion algorithm based on interpolation in the frequency domain using the short time Fourier transform

To eliminate the aliasing that appeared during the measurement of multi-components nonstationary signals, a novel kind of anti-aliasing algorithm based on the short time Fourier transform （STFT） is brought forward. First the physical essence of aliasing that occurs is analyzed; second the interpolation algorithm model is setup based on the Hamming window; then the fast implementation of the algorithm using the Newton iteration method is given. Using the numerical simulation the feasibility of algorithm is validated. Finally, the electrical circuit experiment shows the practicality of the algorithm in the electrical engineering.     

声速不确定条件下的运动水下航行器自定位

传统利用水下声学定位系统的航行器自定位存在两方面问题, 一方面没有考虑测量周期内航行器的运动, 另一方面没有考虑水声声速的不确定。为解决上述问题, 构建了航行器运动状态下的时间测量定位模型, 并对声速不确定性进行建模。分别推导了基于加权最小二乘的运动航行器定位方法和基于最大似然估计的声速更新方法。利用所提模型和时间测量, 不仅可以估计航行器位置, 还可以更新声速。仿真结果验证了本文所提方法在各种参数设置下均优于现有方法, 并且在时间测量噪声不大时可以达到克拉美罗下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB), 在时间误差不大时, 声速更新结果显著提高。     

一种飞行模拟器音响仿真系统的研究与实现

为了使飞行仿真更加逼近真实飞行，给飞行模拟器配置相应的音响系统是十分必要的。提出了一种基于波表合成技术的声音建模方法，和通常在频域建模或插值的方法相比，该方法具有处理速度快、计算简单、编程实现容易、能够方便处理大量声音样本等特点。给出了基于该方法的直升机座舱噪声环境仿真方案并设计实现了基于上述方案的数字音响仿真系统。实验证明，该系统能够较好的模拟直升机飞行过程中座舱内的声音环境从而提高了飞行模拟的逼真度。     

人在回路仿真运行有效性评估方法研究

人在回路仿真是仿真的一种，它的特点在于通过物理效应设备产生人的感知环境。人在回路仿真运行有效性分析必须考虑软件、硬件和人组成的全部模型的运行和人机交互活动。针对这种特点，以模糊理论为基础，提出一种实用模糊相似理论，然后结合模糊AHP方法、实用模糊相似理论和模糊综合评判三种方法，提出一种综合模糊可信度评估框架，用于对人在回路仿真运行有效性进行分析和评估，并以基于MOVE（Multi-Orientation Virtual Environment）的虚拟航海系统的运行有效性分析为例，给出一个具体的应用。     

HLA架构下数值仿真与视景仿真集成方法的研究

以国产CZ系列运载火箭为研究对象,开发了基于HLA体系架构的全数字飞行仿真系统.通过建立运载火箭控制系统的数值仿真模型,围绕"模型实时驱动"这一核心功能设计了运载火箭全数字飞行仿真系统的框架结构并对其实现方法进行了描述,开发了Matlab-RTI中间件和OGRE- RTI适配器,较好地解决了数值仿真与视景仿真在HLA体系中的集成并保证了系统的实时性.应用集成方法完成的火箭飞行仿真系统已应用于西昌卫星发射中心的测发训练中,取得了较好的应用效果.     

基于流体模型和GPU加速的火焰实时仿真

针对目前基于物理模型模拟火焰的计算量大、复杂度高,很难进行实时模拟的问题,提出了一种基于流体模型和GPU加速的火焰实时模拟方法,该方法根据火焰的不可压缩、低密度、无粘性等特点,通过流体方程计算火焰的物理属性,并将其求解过程在GPU中并行加速,从而大幅度提高了算法的运算速度,实现了火焰的实时模拟,并取得了较真实的模拟效果。     

RT-LAB快速控制原型在随动系统的应用

快速控制原型实现是由计算机迅速建立控制器模型,受控对象采用实物,构成整个仿真回路,这属于半实物仿真(即硬件在回路仿真)的一种情况。介绍了基于先进的仿真系统平台软件RT-LAB的快速控制原型方法,利用Matlab/Simulink建立的控制器模型,以及RT-LAB实现实时仿真所需的软硬件环境,完成了在随动系统中的应用,实验结果证明该方法是有效的。     

HLA-RTI的可配置半集中式结构模型研究

结构模型的研究是RTI设计与实现的重点,对RTI的运行效率起到了至关重要的作用。本文对RTI的逻辑结构与体系结构进行了较为详细的分析,并在此基础上提出了HLA\RTI的可配置半集中式结构模型,分析了该结构模型的特点和优势,研究了可配置半集中式RTI在设计和实现中需要特别考虑的问题,为RTI的易控性、可扩缩性和健壮性设计奠定基础。     

基于ARENA的场站飞行保障过程建模与仿真

运用离散事件仿真(DES)方法建立了航空兵场站飞行保障过程的数学模型,包括单个保障类型Ack模型、和整个飞行保障过程的层次结构模型PRi,以及飞行保障过程仿真策略模型PS。并在所建的数学模型的框架下利用离散事件仿真软件ARENA对航空兵场站网络化飞行保障过程进行了仿真。仿真结果表明:网络化条件下的主动保障方式的保障时间可以比传统的被动保障方式的保障时间缩短4.3分钟,提高保障效率10.5%。