三种船舶运动控制仿真系统

船舶运动控制系统有三种仿真模式：一是单机仿真即在一台计算机上同时运行船舶运动数学模型和控制器；二是双机仿真即一台计算机运行船舶运动数学模型，另一台为真实的船舶控制器，控制器通过数字通信接口控制另一台计算机上运行的船舶运动模型，也称为半物理仿真；三是物理仿真即建造一艘按某一水动力学相似准则而缩尺的模型船，在模型船上装上真实的船舶控制器，在水池或海上做船舶运动控制试验。本文介绍大连海事大学轮机工程学院研制的上述三种船舶运动控制仿真系统。     

质子交换膜燃料电池温度控制仿真模型

通过对质子交换膜燃料电池电化学反应的热力学特性分析计算，建立了质子交换膜燃料电池的热力系统动态数学模型，并且在Matlab／Simulink平台上建立了温度控制仿真模型。从实用的角度，结合燃料电池发动机研发工作，提出了一套不需要精确的系统内部特性和结构参数的燃料电池温度控制仿真模型建模方法。     

生物神经网络仿真中数据表达和并行处理

生物神经网络可以处理信息和产生特定的电特性，理解其信息产生和传递机理，对生物学将具有重要的意义。由于神经网络内部复杂的非线性反馈，进行各种可能的实验十分困难。为此，将信息学与生物学相结合，数学模型与实验数据相结合，建立了神经网络计算机仿真系统。在该仿真系统中，提出了面向对象的数据表达，并实现了并行处理，从而极大地提高了仿真系统的效率。该仿真系统已在许多国家科研和教学机构得到广泛使用。     

风/光复合发电系统变结构仿真建模研究

提出了风／光复合发电系统（WSHPS）变结构仿真的一般数学模型，包括系统结构定义、系统各部件数学模型。在此基础上，在C＋＋ Builder环境下开发了相应的仿真软件。运用该软件，对一实例进行了计算。结果表明：利用该文提出的变结构仿真数学模型及相应仿真软件，用户可以重构多种结构的风／光复合发电系统并进行计算机仿真计算，从而能够预测系统的性能，如，太阳电池阵列功率、风力发电机功率、与负载功率之间的匹配性，控制策略的合理性，以及系统运行的效率等等。     

基于仿真计算的汽车发动机罩改进设计研究

利用有限元方法对某车型在50km／h的速度下正面碰撞刚性墙的过程进行计算机仿真，结果发现发动机罩铰链发生断裂失效，试验结果与仿真结果一致，发动机罩铰链断裂将严重影响到驾驶员及乘员的安全，另一方面也降低了发动机罩变形吸能的能力。根据仿真计算结果，对发动机罩及铰链进行结构和材料两方面的改进设计，从而保证铰链在整车碰撞过程中不再发生断裂，同时也改善了发动机罩的变形吸能模式，进而有效地增强了车身的安全性能。     

某型飞机发动机双操纵模拟系统分析

建立了某型飞机发动机双操纵模拟系统的数学模型，进行了系统分析与仿真。分析和仿真结果表明：对于输入轴载荷模拟，由于模拟试验台的加载原理不同于实际系统，需采用力矩控制和位置控制分段切换的控制方法，同时为了减小切换引起的力矩波动，应对切换进行平滑处理。     

虚拟现实系统中的可见光成像仿真

对虚拟现实系统来说，画面的逼真程度是其能否为使用者提供良好沉浸感的关键。传统的计算机小孔成像模型因缺乏必要的深度信息，不能满足医学、军事等领域的仿真需求。结合真实透镜成像系统的光学原理，对原有计算机戍像模型进行了一定的补充和修改，提出透镜戍像系统数学模型，并具体解释了如何将透镜系统中的焦距、光圈、弥散圈、景深等概念映射到计算机戍像过程当中。随着科学技术不断发展，可编程图形硬件的出现使得大量的图形计算从CPU转移至GPU成为可能。介绍了一种对透镜成像系统数学模型的实现方法，它充分利用图形处理器（GPU）的多纹理技术和可编程性，不仅获得更真实的图像效果，且满足实时性要求，可以在虚拟现实系统中应用。     

船舶轴带发电机系统的仿真设计与建模

介绍了WMS2000型轮机仿真器中轴带发电机的工作原理、仿真系统设计及数学建模方法，并给出了部分具体数学模型。仿真轴带发电机采用西门子轴带发电机系统作为仿真母型。经简化设计，仿真轴带发电机系统包括休控室的操作屏、机舱的整流／逆变屏和电站监控计算机中的模拟检测系统。建立了能量系统模型、电力回路系统模型和控制系统模型。能量系统模型遵循能量守衡定律，电力回路模型估算了电流、电压及频率等参数，控制系统模型依据特性曲线得到。所建立的数学模型可仿真轴带发电机系统的正常及非正常工况，达到了较高的稳成和动态仿真精度。     

太阳能光伏发电系统的数字仿真

本文采用数字仿真技术,仿真光伏系统的运行特性,建立由非线性元件(光伏方阵,蓄能部件)及负载,调节器等部件构成系统的数学模型。 根据数学模型,可以在计算机上计算出模型中任意变量的瞬时值并可任意改变参数。计算结果(瞬时值)与实测结果基本吻合,表明所建立的数学模型是合理的。     

永磁同步电动机驱动的电动汽车仿真研究

在研究永磁同步电动机驱动系统的基础上，建立了永磁同步电动机驱动的电动汽车数学模型，编制了计算机仿真程序，并对拟开发电动汽车进行了计算机仿真，包括电动汽车的起动加速仿真、平路稳定转速运行仿真、变车速运行仿真、变路况运行仿真等。仿真结果表明，所开发的永磁同步电动机驱动系统能够很好地满足电动汽车性能要求，永磁同步电动机在电动汽车驱动中具有很大优越性。     

基于遗传神经网络的自整定PID控制器

提出了一种基于遗传算法和神经网络的自整定PID控制器的设计方法。该控制器主要由三个部分组成。第一部分利用遗传算法搜索出一组准优的PID参数，作为PID控制器参数的初值，第二部分利用神经网络具有逼近任意非线形函数的能力，在线调整PID参数，以确保系统的响应具有最优的动态和稳态性能，第三部分是传统的PID控制器，直接对被控对象闭环控制。计算机仿真结果表明，这种控制算法鲁棒性强，响应速度快，可用于控制不同的对象和过程。     

基于Smith补偿与神经网络的网络控制系统PD控制

为减小网络时延给系统控制性能带来的负面影响,把传输网络以及被控对象看作是一个时变的被控系统,用Smith补偿器对时延进行补偿,并用遗忘因子递推最小二乘法对Smith补偿器中的参数进行估计,初步减小网络传输时延给系统带来的影响。将小脑模型控制器与PD控制相结合,组成复合控制器,进一步减小由时延预估误差带给系统的控制偏差,优化系统控制效果。最后,对该控制方法进行仿真实验,结果表明该方法能有效改善系统的控制性能。     

网络控制系统结构下的非线性系统建模与仿真

针对非线性系统往往具有不确定性,结构复杂、建模困难和不适于网络条件下仿真研究的问题,提出了一种网络控制系统结构下非线性系统建模与仿真的方法.在对弹簧连接的双倒立摆耦合非线性系统模型及其通信网络进行Matlab/Simulink模块化建模的基础上,利用鲁棒控制器将对象模型的不确定性和网络时延的不确定性进行了综合处理.仿真结果表明,该方法不仅降低了非线性系统建模的复杂性,而且为研究网络控制系统结构下非线性系统的动态特性提供了条件.     

基于神经网络的导弹自适应滑模控制器设计

针对导弹六自由度非线性模型,根据时标分离原理将导弹系统分为快慢不同的四个回路.针对快、慢回路,提出了一种基于神经网络的自适应滑模控制器设计方案.首先分别在快、慢回路中采用反馈线性化实现解耦控制,然后设计基于神经网络的自适应滑模控制器来保证系统鲁棒性及性能,其中神经网络用来逼近系统的不确定性.理论分析及计算机仿真都表明,按照该方法设计的控制器不仅具有较强的鲁棒性,而且保证了闭环系统的渐近稳定性.     

时延高速通信网络的指数稳定跟踪控制

针对具有一个瓶颈和多用户的高速通信网络,当实际网络带宽的分配率跟踪上预定值,并且实际队列长度跟踪上给定的参考值,网络的数据丢失率就会很低,这时网络具有较高的利用率。本文基于线性矩阵不等式(LMI)和时延相关控制方法,设计一个控制器以实现指数稳定的跟踪控制。该控制器的设计只需知道时延的上界,指数稳定减少了过渡时间,加快了跟踪速度。当网络吞吐能力发生变化时,指数稳定使得新的平衡点很快达到,控制器无需调整参数,算法简单,易于实现。仿真实例说明了该控制器的有效性。     

基于并行计算机的飞机刹车系统半实物仿真

半实物仿真是一种针对实际过程的实时仿真技术，它把实物利用计算机接口嵌入到软件环境中，在实时条件下模拟整个系统的运行状态。在并行计算机硬件平台基础上，将刹车控制单元和液压模拟系统接入仿真回路，在RT-Lab环境下对飞机刹车系统进行了半实物仿真，取得了较满意的结果。该系统可以实现飞机在各类环境下起飞和着陆的模拟实验，为刹车系统的设计、改进以及参数的优化提供了试验依据。     

串联混合电动车辆动力系统的实时仿真

论述了串联混合电动车辆动力系统仿真模型和实时仿真方法。基于MATLAB/Simulink平台,通过CAN通讯将dSPACE和xPC目标仿真环境集成,dSPACE模拟控制单元,xPC环境运行模型,一台个人计算机同时监控dSPACE和xPC环境,并且记录数据。实践表明,串联混合电动车辆动力系统模型的实时仿真明晰了系统过程,验证了实时控制算法的有效性,建立了车辆控制单元快速原型。     

Capacitated stochastic coloured Petri net-based approach for computing two-terminal reliability of multi-state network

Classical network reliability problems assume both networks and components have only binary states,fully working or fully failed states.But many actual networks are multi-state,such as communication networks and transportation networks.The nodes and arcs in the networks may be in intermediate states which are not fully working either fully failed.A simulation approach for computing the two-terminal reliability of a multi-state network is described.Two-terminal reliability is defined as the probability that d units of demand can be supplied from the source to sink nodes under the time threshold T.The capacities of arcs may be in a stochastic state following any discrete or continuous distribution.The transmission time of each arc is also not a fixed number but stochastic according to its current capacity and demand.To solve this problem,a capacitated stochastic coloured Petri net is proposed for modelling the system behaviour.Places and transitions respectively stand for the nodes and arcs of a network.Capacitated transition and self-modified token colour with route information are defined to describe the multi-state network.By the simulation,the two-terminal reliability and node importance can be estimated and the optimal route whose reliability is highest can also be given.Finally,two examples of different kinds of multistate networks are given.     

基于xPC的挠性天线跟踪指向系统半物理仿真

为了实时验证具有星间链路天线的多体结构卫星星体姿态稳定和天线跟踪指向复合控制算法的有效性,借助xPC实时目标环境对某型多体结构卫星的半物理仿真(hardware-in-the-loop simulation,HILS)系统进行了开发,用xPC目标机模拟星载计算机的外部实时仿真环境,与产品级的复合控制器、天线框架驱动机构(an-tenna gimbal drive assembly,GDA)实物组成实时仿真环路。采用Simulink和Stateflow混合建模的方法实现了天线不同模式之间的切换,并用S函数对PCI总线类型的串行接口通信在xPC目标下进行了二次开发。实验结果证明了接口模型建立的正确性、复合控制系统设计的合理性以及该仿真方法的有效性。