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。     

协同虚拟样机技术研究

虚拟样机技术是一种新型的基于集成化产品和过程开发策略的新的产品设计,开和评估手段。本文首先介绍了虚拟样机和协同虚拟样机的基本概念,接着对武器装备虚拟采办过程中不同阶段的虚拟样机的功能特性进行分析,在此基础上提出了支持武器装备虚拟采办过程的协同虚拟样机环境体系结构,最后对虚拟样机技术的发展前景进行了展望。     

基于UML的飞行器动力学虚拟样机仿真建模研究

建模是虚拟样机系统的基础。本文论述了飞行器动力学虚拟样机系统飞行系统仿真模型库的组成和功能,并且应用可视化面向对象建模技术明确划分导弹飞行仿真模型库类库,应用标准建模语言UML(Unified Modeling Language)设计飞行仿真模型库的用例图、活动图、类图,提高了飞行仿真模型库的可重用性,并用于导弹动力学虚拟样机的研究。     

虚拟维修样机系统及建模技术

讨论了建立虚拟样机用于虚拟维修仿真的几个关键技术。给出了虚拟维修样机的定义，分析了它的组成，给出了与产品CAD系统相关联的系统结构。为了满足仿真实时性要求，提出了面向维修任务的虚拟维修样机建模方法，进行样机的几何建模和人机交互建模，并在．Jack软件环境下开发了CAD数据处理与交互行为定义的功能模块，以一个变速齿轮箱为例，进行了验证。     

火炮虚拟样机仿真研究

利用I-DEAS软件建立了某火炮的三维实体模型，通过接口程序将实体模型导入了ADAMS中，基于多体动力学理论建立了该火炮的虚拟样机，着眼于该火炮的射击稳定性，在两种稳定性较差的工况下进行了火炮发射过程的仿真，结果表明该火炮的发射稳定性是可以保证的，为该火炮的设计提供了一定的理论依据。     

基于ADAMS的自动武器虚拟样机研究

以动力学仿真软件ADAMS为仿真平台,针对自动武器工作的特点提出了自动武器的仿真方法,包括自动武器连发控制仿真、复杂约束处理方法等。提出的方法能较好地实现自动武器连发仿真,提高仿真效率。     

基于虚拟人的虚拟样机造型设计

本文主要研究了人机工程学在产品设计中的作用,设计了一个基于虚拟人模型的虚拟样机设计方案,构建了相应的系统框架,并进行了初步实现,这对于虚拟产品开发技术的发展起到了一定的作用。     

基于虚拟样机技术的受电弓/接触网系统研究

结合受电弓的开发过程，把虚拟样机技术运用到受电弓／接触网系统的研究中。建立其从轨道、机车、受电弓到接触网三维仿真模型，重点分析了弓网耦合系统的动力学特性、轨道激励对弓网振动特性的影响以及接触网的动应力分析。通过应用虚拟样机技术，阐述了虚拟样机技术对研究弓网系统动态受流和开发高速受电弓的作用和优点。     

虚拟样机技术

研究并论述了虚拟样机技术的内涵、体系结构及其关键技术,并对作者给出的一个支持复杂产品（含机械、电子、软件、控制等子系统）虚拟样机开发的支持环境（包括VP开发环境、标准数据交换格式、分布式产品模型数据库三部分）作了介绍,以促进虚拟样机技术在我国企业的实施与发展。     

虚拟样机一体化建模方法研究

虚拟样机在协同设计过程中的核心是虚拟样机模型，虚拟样机模型负责提供一个特定产品全寿命周期设计过程中各个侧面的信息，是虚拟样机研究的主要领域之一。本文首先对虚拟样机模型当前的研究现状进行分析。在对虚拟样机一体化模型的基本特点进行介绍的基础上，提出了VIM形式化模型描述方法。     

虚拟装配与虚拟原型机的理论与技术分析

讨论了虚拟原型机和虚拟装配的技术基础、内涵和关系,并结合国内外发展状况对虚拟装配与虚拟原型机领域的技术问题和难点进行了综合阐述和分析。     

向虚拟样机并行设计的任务调度方法

针对复杂产品虚拟样机并行设计中任务调度存在的开发时间凭经验主观假定、求解策略不易获得最优解等问题,建立了任务调度模型,提出了基于案例推理的任务开发时间估算策略,设计了基于遗传算法的模型求解策略。时间估算策略以设计单元以往完成任务的信息为依据,提高了时间估算的合理性;模型求解策略能够保证搜索空间的完全性,在满足任务间约束的前提下,快速求得最优调度,提高了求解策略的效率。最后用实例验证了方法的有效性,它能大幅缩短虚拟样机并行设计时间。     

IP虚拟原型的设计与实现

参照美国劳伦斯国家实验室(LBNL)VINT虚拟网络测试平台的设计思想，从教学的角度提出了IP虚拟原型机的实现方法。按照Rational统一过程，使用可视化的UML建模语言，对系统的需求、分析、设计、实现、测试各阶段进行了详尽的描述，建立了许多网络元素的虚拟原型,IP虚拟原型机没有象VINT等专业化虚拟测试平台一样使用专用的数据格式，而是采用了通用的数据报格式和封装方法。本文还实现了异构网络中数据报分片重组功能，并建立了相应的虚拟原型。最后，我们通过同VINT的实验结果的比较验证了IP虚拟原型机的正确性；并在此基础上，用IP虚拟原型机作实验平台对数据报分片重组的一些结论进行了验证。     

基于虚拟样机技术的航天器配重设计与实现

将航天器的质量、质心和转动惯量调配到一定目标范围内,可以降低航天器姿态控制的难度,提高航天器姿态控制的准确性,利用虚拟样机技术和数值优化技术的相关软件设计了航天器配重仿真优化方法,能够对航天器进行构件设计,仿真装配、动力学分析和可变装配参数优化,能够支持构件可变质量优化和装配位置优化,最后通过空间机器人地面气浮仿真平台的配重实例验证了配重方法的正确性,结果表明该方法可以有效地对航天器进行配重优化。

Abstract：

The mass, centroid and moment of inertia of spacecraft, regulated at a certain target range, can reduce the difficulty and improve accuracy in spacecraft stance control. The relative software of virtual prototyping and numerical optimization techniques were used for designing the methods of simulation and optimization in spacecraft balance. The methods could make spacecraft devised in components, simulation assembly, dynamic analysis and parameter optimization of variable assembly and support the components of variable quality optimization and assembly location optimization. The accuracy of balancing platform was validated by the balancing example of space robot ground floatation simulation platform. The result shows that spacecraft can be effectively balanced and optimized by this method.     

分解炉虚拟样机的开发

以水泥生产过程中的分解炉为对象，分析了分解炉内具体的物理化学过程，同时开发了反映分解炉工作过程(流体力学、燃烧学、分解动力学、颗粒动力学)的数学模型，借助数值模拟方法进行了分解炉虚拟样机的开发，为分解炉的设计与开发提供了试验平台。     

虚拟原型技术及其在控制系统设计中的应用

虚拟原型技术是当前设计、制造领域中的一个新技术。数字式的虚拟原型机交在很多场合替代物理原型机的使用,大大缩短设计周期,节约设计经费。本文具体分析虚拟原型在控制系统设计中的应用,阐述构筑虚拟原型机所需的应用技术。在控制系统设计中,虚拟原型机可以分成三个层次,分别完成控制律的设计,控制软件的开发和控制系统的定型验证的任务。     

针对转台及控制器设计的虚拟样机技术应用研究

基于虚拟样机技术进行了飞行仿真转台及其控制器的设计.考虑到非线性、摩擦以及机械系统的柔性特性利用ADAMs进行具有复杂特性的虚拟样机建模.采用Solidworks进行机械部分的建立并导入ADAMS中,使机械设计和虚拟样机设计连贯有序.提出了利用虚拟样机技术代替通常的数学模型进行控制器设计及仿真实验的方案,使设计与实验结果与实际系统更加贴近.基于虚拟样机技术在更接近实际的情况下对控制性能进行检验.并且,控制器的设计可以在实际样机生产之前开始,提高了设计效率.以某单轴转台为例,详细介绍了该控制器设计及校验方法.联合仿真结果证明了方案的合理性.     

虚拟维修样机中的刚体部件物理属性建模方法与实现

为了建立逼真的带有物理属性的虚拟维修样机模型,采用对刚体部件物理属性的建模方法,对虚拟维修样机的刚体部件进行了建模.给出了建立刚体部件物理属性模型的框架,定义了时间、空间和质量三个物理学中最基本的物理概念,从模型几何数据的获取,物理属性模型的算法实现和仿真流程给出了建立虚拟维修样机物理属性模型的具体仿真过程,并把此方法应用于某大型设备虚拟维修样机模型中刚体部件模型的建立.通过虚拟维修训练仿真过程可以看出,对刚体部件物理属性模型虚拟维修训练具有更强的逼真度和沉浸感,具有通用性.