基于MBSE的民机审定试飞场景设计

面向适航审定的飞行试验是验证民用飞机满足设计需求、表明适航条款符合性、形成审定证据的高风险、高成本的重要取证活动。定义和设计民机审定试飞场景是进行民机适航审定飞行试验的前提。由此提出了基于适航符合性证据链的审定试飞场景设计方法及流程。以“符合性证据链”为核心，规划了逻辑严密、可追溯的适航符合性证据。通过引入基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)方法，实现了审定试飞场景符合性证据链构建过程的模型化。为提升可操作性,以适航要求“地面航向操纵性”为典型案例,演示了审定试飞场景需求分析、设计与需求确认的过程。最终设计得到的审定试飞场景能够支持民机适航审定飞行试验的开展。     

关于武器系统数字孪生的若干思考

回顾了数字孪生技术的主要发展过程,提出了武器系统数字孪生研究和实践的必要性,给出了武器系统数字孪生的定义和组成,分析了数字孪生应用架构和数字主线构建、双向协同仿真与控制、智能自主演进和基于容器仿真云的数字孪生运行支撑等关键技术,阐述了若干关键技术的初步研究与实践,进行了总结和展望。     

自动化集装箱码头数字孪生数据建模及评价方法研究

为充分利用自动化集装箱码头海量作业数据，实现数字孪生驱动的码头数字化、智能化转型，提出一种自动化集装箱码头数字孪生数据建模及效果验证评价的方法。研究了基于数字孪生的自动化集装箱码头的应用框架及其运行机制；结合数字孪生框架的数据处理逻辑，提出了基于数字孪生的码头作业过程演化及动态数据建模方法；为验证数字孪生数据能否满足码头数字孪生的有效运行，给出了码头数字孪生数据验证评价的量化计算方法。为实现基于数字孪生的自动化集装箱码头的智能作业管控和作业数据管理提供方法支撑。     

交通场景数字孪生构建与虚实融合应用研究

数字孪生连接物理世界和信息世界,为复杂交通问题的分析与解决提供了新的思路.在梳理数字孪生基础概念、发展历程和关键技术的基础上,对交通场景数字孪生的研究与应用现状进行综述;结合交通运行的要素特征,从"人—车—路—环境"4个方面对交通场景数字孪生构建亟待突破的关键技术进行分析;对数字孪生在运载工具研制、重要基础设施智能运维...     

数字孪生体可信度评估过程及指标研究

随着数字孪生技术应用领域的扩展,为满足数字孪生体可信度要求和推动数字孪生体可信度评估工作,对数字孪生体可信度评估过程和指标进行了研究。分析了数字孪生体的开发过程,给出了基于IDEF0(integrated computer aided manufacturing-definition method)的柔性多层级数字孪生体可信度评估过程模型构建方法。提出了过程—阶段—活动层(P-S-A)和活动—元素—特性层(A-E-F)两类指标体系,分别辅助解决缺陷回溯问题和复杂对象评估问题,并给出了指标体系范例。     

数字孪生模型在轴承套圈磨削加工中的应用

数字孪生模型能够有效地促进实际产品与产品模型间的虚实交互。针对调心滚子轴承套圈磨削过程中的磨削力，通过对磨削工作区各构件进行动力学与接触算法建模以及刚柔耦合处理，构建了轴承套圈沟道磨削加工数字孪生模型，完成了轴承套圈磨削工作区域在数字空间中的虚拟映射。并使用该模型对砂轮线速度、工件转速等工艺参数进行了分析与试验，证明了所构建数字孪生模型具有一定的有效性。该模型具有高保真性，可用于理解、预测和优化真实系统。     

基于DirectX的微型飞行器飞行仿真系统

介绍了一种运行在PC/Windows平台上的微型飞行器飞行实时仿真系统,该系统在VC 6.0编程环境下用DirectX开发。在飞行动力学和运动学仿真中,采用了六自由度全量非线性方程,以微型飞行器的风洞吹风实验数据为依据,考虑了螺旋桨的气动扭矩、陀螺力矩和尾流对微型飞行器的影响,精确地反映了微型飞行器的实际运动特性。应用此飞行仿真软件,除可以进行全面的飞行动力学分析外,还应用于微型飞行器的设计、试飞、侦察评估等方面。     

基于数字孪生的铁路客运站技术作业实时调度方法

为提高铁路客运站作业调度水平,降低列车延误影响,采用数字孪生技术构建铁路客运站技术作业模型,通过实时数据采集,基于随机森林的作业时间预测,作业模拟以及智能决策,提出基于数字孪生的铁路客运站技术作业实时调度方法。将此调度方法应用于某实际铁路客运站中,实验结果表明：该方法能对实际作业进行高精度预测及模拟;使用三种数字孪生决策规则能有效降低列车作业延误。研究论证了该数字孪生模型能应用于实际车站管理,提高作业实时调度水平。     

仿真技术在反坦克导弹设计定型鉴定中的应用

阐述了反坦克导弹设计定型鉴定的目的及需要考核的主要内容。总结了在以往的设计定型鉴定中单纯依赖飞行试验的不足和局限。介绍了定型中应用仿真技术的优势所在。着重探讨了在导弹设计定型鉴定中,仿真试验与飞行试验优势互补,进行一体化试验设计和考核的必要性、基本思路和主要内容。给出了导弹设计定型鉴定中仿真试验与飞行试验一体化实施的运行框图。讨论了一体化实施中的关键技术。     

ARJ21飞机工程模拟器关键技术研究

飞行模拟器的研制是一个复杂的工程.通常按功能分为工程型飞行模拟器和训练型飞行模拟器.分析了工程型飞行模拟器与训练型飞行模拟器的区别,工程型飞行模拟器的技术现状和发展趋势,重点分析研究ARJ21飞机工程模拟器的关键技术,包括总体设计、工程师平台.工程模拟器可以及时分析解决飞机试飞后发现的技术问题;使飞行员及早参与飞机的设计研制工作.ARJ21飞机工程模拟器的成功研制,为后续大型客机模拟器的研制奠定了基础.     

数字多模式电操纵飞行控制系统设计

一、引 言 由于数字计算机的可重复性、灵活性和多用性,使用数字技术实现原来的电操纵飞行控制系统越来越有吸引力。这种方法最近几年用战斗机进行了飞行试验的模拟式电操纵飞行控制系统的一种逻辑扩展。全数字飞行控制系统的几个主要优点是:     

从建模仿真看数字孪生

简要回顾建模仿真技术的发展与演变历程,及其在科技进步中所发挥的重要作用.通过数字孪生产生的背景及内涵,揭示其与建模仿真一脉相承的关系.探讨如何借鉴建模仿真理论方法进行数字孪生的构建和评估,从而保证数字孪生的可信.     

基于改进反向传播算法的跨音速攻角补偿修正研究

跨音速飞行时攻角传感器误差显著增大,严重影响飞机的正常飞行。针对飞机试飞与正式装备时攻角传感器采取不同配置的特点,以及传统反向传播(back-propagation, BP)算法的不足,基于改进BP算法中Levenberg Marquardt (LM)算法,设计了一种跨音速攻角补偿修正算法。利用某型飞机的实际试飞数据对基于LM算法的BP神经网络进行了训练与测试,结果表明,经BP神经网络补偿修正后的攻角能够基本消除跨音速段原始测量攻角的剧烈波动,并与真实攻角吻合效果好。     

基于Unity3D的油田抽油机三维可视化监控系统设计

针对抽油机监测形式单一、三维可视化程度低和联动性差的缺陷,引入信息―物理实时映射思想,开发了油田抽油机三维可视化监控系统。设计了抽油机数字空间,搭建虚实交互层设计架构;搭建三维可视化系统数据组成及关系框架;结合逆运动学,构建数学模型,基于五维模型和Unity 3D平台设计抽油机三维可视化系统总体架构;以游梁式抽油机为对象进行实验验证,实现了实时动态监测、虚实混合控制、运动轨迹追踪和在线预警等服务功能。为三维可视化监控在石油机械领域的落地应用和数字孪生系统的开发提供借鉴。     

武器装备效能评估研究进展

效能是评估武器装备的重要指标,武器装备效能评估可以为武器装备规划论证、设计研制、作战运用等提供决策支持。随着数字线程、数字孪生在武器装备全寿命周期的应用,效能评估面临复杂作战场景评估、多源异构数据评估、昂贵仿真的评估优化、泛在评估、敏捷评估等一系列挑战。综述了效能评估相关概念、发展历程,分析了武器装备效能评估面临的问题;进而给出了武器装备效能评估解决方案,总结了数字时代武器装备效能评估研究方向。     

无人机自主着陆半实物仿真系统设计

无人机自主着陆系统设计是实现大型无人机自主着陆的关键课题。设计了一种基于分米波仪表着陆技术体制的无人机自主着陆半实物仿真系统,用于设计和验证无人机着陆引导系统的稳定性、可靠性以及相关性能指标,替代工程研制的实际试飞,避免承担风险和节省大量人力物力财力。无人机自主着陆半实物仿真系统设计包括分米波仪表着陆系统地面和机载设备模拟器、无线电高度表模拟器和激光测高仪模拟器、无人机数学模型仿真机和飞行控制仿真机以及仿真主控计算机等。实现了对无人机自主着陆全过程的仿真试验,仿真数据可作为研制无人机着陆引导实物系统的重要参考。     

风电机组运行动态数字孪生建模及半物理仿真

面向数字孪生技术所提出的精准映射与实时仿真需求,针对大型风电机组复杂非线性运行特性,提出了一种多输入-多输出(multi-input multi-output, MIMO)有限差分域-混合半机理(finite difference domain-hybrid semi-mechanical, FDD-HSM)数字孪生建模方法,建立了含物理控制器的风电机组数字孪生半物理仿真系统。推导机组集成动态MIMO-FDD-HSM模型结构;定义可表征机组运行工况的有限差分回归向量,完成全工况下有限差分空间紧致凸划分、参数模型辨识以及非参数模型训练;联合物理控制器搭建风电机组数字孪生仿真系统,开展硬件在环实时仿真。结果表明：该仿真系统具有高精度、实时逼近能力。     

飞机机翼载荷校准试验的有限元仿真方法

飞机机翼载荷校准试验是飞机载荷验证试飞的关键工作之一,校准结果的精度及有效性主要取决于试验方案设计的合理性。为了对其开展仿真研究,研究了对机翼载荷校准试验进行有限元仿真的方法,实现了建立有限元仿真模型、设计"虚拟"应变电桥和施加"虚拟"校准载荷等关键技术。以此对某机翼载荷校准试验进行了仿真,将仿真结果和试验结果进行了对比,评价和分析了仿真结果。应用结果表明,方法具有令人满意的精度和可行性。     

军事与航空航天系统

“哥伦比亚”号航天飞机试飞成功是航空航天领域中到目前为止所进行的科学技术研究与发展工作的顶峰。1981年的两次飞行不仅证明了航天飞机的飞行价值,而且也证明了航天飞机可以重复使用。有人把它称为近地空间应用的一个新时代的开端。与此同时,另一个时代——美国行星探测时代——     

面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法

信息物理系统(cyber-physical system, CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系,传统的建模与仿真方法难以满足其应用需求。因此,提出面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法,通过随机有限集对CPS中的物理实体和传感器进行数据驱动建模,并使用基于贝叶斯推理的预测与校正过程支持数据驱动的仿真模型运行。该方法能够很好地实现数字孪生机制下虚实结合的仿真运行,并实现数据驱动的CPS仿真模型解算,通过以实利虚的方式有效提高了仿真结果的准确性和可信性。最后,通过水面舰艇作战应用案例,验证了该方法的可行性和有效性。