现代工程系统建模与仿真方法

本文的研究工程对象：生产线,制造单元,维修等工程系统.通过对这些工程系统进行分析,提出系统组成部分之间的层次关系.根据这种层次关系,从系统角度,提出面向工程系统的建模与仿真方法.在此方法中,仿真系统模型由任务模型,控制模型和实体模型组成,分别是实际工程系统中逻辑部分,控制决策部分和物理部分的对应模型.根据部分模型在系统模型中所起的不同作用以及不同特点,各部分模型采用不同的建模方法,能更真实的反应系统的实际特征,并提高建模和仿真效率.     

非线性嗅觉生理模型在一维序列识别中的应用

Water J Freeman教授在生理实验的基础上建立了一套基于嗅觉系统的神经网络模型。这套模型运用非线性动力学的方法较好的模拟了人体的嗅觉系统,并能够产生类似脑电的非周期背景信号。利用这个的基于嗅觉系统而建立的模型--K系列模型可以实现模式识别。本文首先从原理上介绍了K系列模型的拓扑结构和数学基础,然后通过实际的计算机数值模拟介绍了KII网络和KIII模型在实现一维序列识别时的方法和结果,简单说明了这个模型在模式识别上的特点。     

七鳃鳗神经系统的混沌仿真

使用WLC网络模型对七鳃鳗神经系统进行建模,提出一种计算最大李亚普诺夫指数的新方法——改进的小数据量法,典型非线性系统的仿真结果表明,同Wolf方法相比,新算法得到的结果更加精确。基于新算法的数值仿真表明,当没有外界刺激时,七鳃神经系统处于稳定状态,随着外界刺激的不断增加,七鳃鳗神经系统逐渐进入混沌状态,但是,当外部刺激增加到一定程度以后,七鳃神经系统又回到稳定状态。     

混合系统状态模型与对象模型的分析研究

为充分完全的建模混合系统的特性,提出从不同角度对混合模型进行建模。在此理论基础上,对混合系统进行两种不同模型的建模:基于自动机的状态模型,以及从系统理论出发的混合系统对象模型,并建立这两种模型的形式化表达,以此表达为基础,进一步分析了这两种模型之间的相互关系,以及它们的特点和应用范围。为混合系统建模及其应用提供理论参考。最后通过一个应用实例证实两种模型的正确和有效。     

西气东输走廊"资源-经济-环境"集成发展系统仿真研究

以西气东输管线气站为节点,建立了地下开发资源、地面拉动经济、空中减轻污染三个空间层次的集成仿真系统。仿真系统由流动模型、消费模型、环境模型和经济模型四部分组成。其中,流动模型是基础,它通过地下渗流模拟、地面管线流动模拟、空中污染物传质扩散模拟进行流量分析,再经过消费模型和环境模型,可得到污染物排放程度及空间分布。经济模型计算了由开发效益、环境效益和社会效益组合而成的综合经济效益,实现了西气东输走廊的资源、经济、环境的有机集成。最后,本文以西气东输终点的长江三角洲为例进行了计算,得出西气东输在资源、环境与经济上可取得的良好效果。     

量子神经网络软测量模型及应用

提出了一种基于量子神经网络的软测量模型,组成该模型的量子神经元对信息的处理分为两阶段。第一阶段为宏观信息收集部分,产生控制量子比特;第二阶段为微观信息处理部分,根据控制量子比特,改变工作量子比特,即神经元的状态,整个过程模拟量子受控非门。以某石化厂乙烯收率为软测量对象,实验结果显示出,提出的量子神经网络软测量模型可以较好地跟踪乙烯收率的变化。     

小世界网络模型的非线性动力学研究

基于非线性动力学理论,研究了小世界网络模型的非线性动力学现象.首先,在已有的小世界网络非线性动力学模型基础上,从向量场角度,对其中随参数变化系统的定常状态失稳而出现的Hopf分岔进行了数值分析,并根据Hopf分岔的分析结果,对系统在一定参数条件下定常状态的失稳及周期振荡的产生进行了解释;然后,将向量场控制方程转化为映射,从直观映射的角度,详细分析了其中的定量状态,失稳导致的倍周期分岔、系列倍周期分岔,以及周期-3状态,从而证明系统存在混沌特征.研究表明:该系统蕴含有丰富的非线性动力学行为,通过对该类"非均匀"动力系统深入的理论分析,探索出产生各类复杂非线性动力学现象的机理,从而实现对该类网络系统的有效控制.     

基于混合Petri网的HVDC控制系统模型的研究

高压直流输电(HighVoltageDirectCurrentTransmission,缩写为HVDC)控制系统是一典型离散事件和连续动态行为相互作用的混合系统,引入混合系统的有效建模工具:混合Petri网(HybridPetriNet缩写为HPN),根据HVDC控制系统的运行特性,采用HPN对HVDC控制系统进行建模。该模型将控制系统分成离散逻辑部分、连续动态部分和状态识别接口部分来描述。由离散逻辑部分进行协调HVDC运行方式的切换,连续动态部分进行实时调节,状态识别接口部分实现对系统状态的识别并驱动离散部分的改变。通过对结合国际大电网会议CIGRE标准系统的仿真,验证了基于HPN的HVDC控制系统模型在HVDC系统在正常及故障情况下均有良好的响应特性。     

在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统

带虚拟仿真预测系统的遥操作机器人在核电站等复杂环境中作业时,可能会出现虚拟仿真机器人与实际机器人的工作状态不同步,从而导致影响操作者判断,发出错误指令。研究了一种基于在线修正虚拟仿真预测算法的遥操作机器人系统。主端虚拟仿真预测系统建立了从端环境及机器人的虚拟模型,根据操作者命令对从端机器人的状态实时预测,同时根据从端现场检测到的机器人状态对虚拟机器人进行在线修正,以保证虚拟仿真预测系统与从端机器人工作状态同步。实验结果表明：主端虚拟预测平台能够实时预测出从端工作状态;当从端机器人未能按照指令运动时,主端虚拟场景也与从端的工作状态同步。     

基于脑电同步的嗅觉仿生模型优化研究

以提高嗅觉系统模型的仿生度为目标,研究了嗅觉模型优化问题.考虑到同步状态是脑电信号间普遍出现的现象,以嗅觉模型输出之间是否出现同步状态为研究目标.研究的关键点包括如下几个:(l)优化指标:以信号的相位信息为对象,将模型输出信号之间的相位同步程度作为优化指标,并采用锁相位方法计算相位同步程度;(2)输出信号选择:考虑到嗅皮层在信息处理中的作用,以嗅皮层中兴奋性的NⅡ层节点输出作为模型输出;(3)参数优化:考虑到对神经调质兴奋度的模拟,以增益系数为优化参数,并基于锁相位方法通过计算确定参数的优化值.研究结果表明,对增益系统的优化可以提高模型输出信号的相位同步程度,当增益系数取值在5附近时,模型输出呈现出的同步特性最为明显.     

基于仿真优化的集装箱港口大门作业调度研究

提出基于仿真优化的集装箱港口大门通道作业的调度优化方法.首先,建立了大门作业的离散事件仿真模型和调度优化数学模型;其次,设计了启发式Tabu搜索算法和仿真模型相结合的仿真优化方法;然后,结合仿真自动化方法和在线数据库实现了仿真优化系统;最后,用实例验证并分析了本方法的有效性及效率问题.结果表明了本方法对在线、实时作业调度优化问题的适用性.     

基于HLA的协同仿真运行研究

对应基于HLA的多领域建模，提出基于HLA的协同仿真运行。对HLA的标准MOM交互类进行扩充，增加有关仿真运行暂停、继续，仿真撤销，仿真结束的交互类；定义用于仿真运行启动的CORBA接口；对仿真运行管理器增加判断参与仿真联邦执行的所有成员是否正常加入的功能，并管理三个仿真联邦同步点，以保证协同仿真运行。     

基于HLA编队协同作战仿真研究

简要介绍了基于HIA的协同仿真平台（COSIM）的两种开发机制：COSIM开发机制和非COSIM开发机制。基于该平台构建了编队协同作战仿真系统，介绍了系统的体系结构及各节点的功能，完成了各个联邦成员的对象类和交互类设计，研究了非COSIM机制下的系统开发过程．开发过程表明：该机制在较大程度上封装了HLA／RTI的开发细节，能降低系统的开发难度，使开发过程变得简单。通过仿真实验验证了所构建仿真系统的可行性和正确性。所构建的仿真系统为编队协同作战能力（CEC）系统应用到水下防御领域的概念论证提供了依据，且为相关理论的研究提供了试验平台。     

基于Simulink的XCP仿真研究

针对NS-2仿真消耗大量运算时间,占用大量存储空间的缺点,利用Simulink构建XCP 的连续模型,并在此基础上构建多个XCP连接竞争一条瓶颈链路的仿真场景.对比实验表明,该模型能够真实再现XCP的收敛特性,并且运算时间在秒级,存储空间在KB级.     

基于脆性的复杂系统研究

针对开放的复杂系统进行研究,首次提出并论证了脆性是复杂系统的一个基本特性．以子系统之间的脆性联系为出发点,建立了研究复杂系统脆性的理论基础．根据脆性的定义、特点,定义了复杂系统的脆性基元、子系统间的脆性联系函数、脆性联系熵和脆性正交的概念,同时将非合作博弈的理论和方法引入到复杂系统的脆性的研究中．并以道路交通系统为例,进行了脆性分析。     

连续对策上的计策理论

引进连续对策上的计策的概念，分别研究一个局中人中另一个局中人的概率和识破这个局中人的计策的概率，给出局中人的判断的准确性的一种度量。     

基于STAGE的单舰防空反导仿真实现

单舰防空反导是现代海战中舰艇作战使用研究的重点和难点,也是舰艇战斗力形成的关键。在对舰艇防空反导仿真进行深入研究的基础上,提出了运用STAGE构建单舰防空反导仿真系统的基本框架,并详细描述了系统仿真模型的构建以及运用STAGE的实现方法。     

基于HLA的多领域建模研究

针对目前缺乏一种具有标准性、开放性、可扩充性，支持分布式仿真，基于商用仿真软件的多领域建模方法，提出基于HLA的多领域建模。首先提出将一个模型的输出变量映射到另一个模型输入变量的原则和实现方法，然后提出HLA应用层程序框架，以支持将各领域仿真软件开发的模型方便、准确地实现成为联邦成员，同时给出了商用仿真软件参与多领域建模所必须提供的与HLA应用层程序框架接口的五个方法。     

基于Windows平台的仿真支撑系统的研究

对可运行于Windows平台的仿真支持系统进行了研究,并加以了具体地实现,针对微机系统的特点,采用了客户／服务器方式,对大型网络实时数据库进行了精心设计,实现了利用微机群构成大型仿真系统,对模型的编写、编译、连接、调试、运行和结果分析等全过程提供支持。并将指导员台,就地操作,工程师站等功能有机地进行了集成。同时,作为一个开放的系统,还提供了应用程序编程接口,为用户的进一步开发提供了方便。在多个仿真系统的实际使用表明,本研究成果为基于Windows平台的仿真系统的开发、运行和研究提供了良好的基础。     

基于Agent的协同关系模型研究

在分析协同环境中Agent之间协同关系特征的基础上，本文提出并定义了一种基于Agent的协同关系模型(ACRM)，该模型引入了时间和空间的机制，用于描述现实世界的协同环境中Agent动态协同过程。通过应用实例说明该模型解决了动态协同过程中协同关系变化等问题。