虚拟试验设计中的序贯极大熵方法研究

针对包舍计算耗时仿真模型的虚拟试验预测模型建模过程，提出了一种序贯极大熵试验设计方法。通过调整高斯先验过程协方差函数，在预测模型误差较大区域序贯地增加新试验点，合理权衡试验点数目与预测模型精度。设计数学算例演示了序贯极大熵试验设计方法的效率，并证明优于一步法，适用于虚拟试验预测模型建模。     

基于MCMC方法的虚拟试验贝叶斯校准研究

虚拟试验利用计算模型研究复杂物理过程,并预测其性能.计算模型输入参数中通常包含部分固定但未知参数,可利用计算模型结果和少量有限的试验数据校准未知参数,并研究存在建模不确定性时虚拟试验的预测问题.提出了一种贝叶斯统计方法,采用高斯过程为仿真计算模型以及模型不确定性建模,利用Markov chain蒙特卡罗抽样方法计算校准参数和仿真模型预测后验分布.设计测试算例演示所提出方法的高效性.     

基于GT-Power的某柴油机缸内工作过程数值仿真研究

以某型车辆柴油机为对象,采用Hiroyasu准维油滴蒸发燃烧模型,基于GT-Power建立了缸内工作过程数值计算模型,采用燃油喷雾特性试验,研究喷雾模型参数修正方法,引入锥角修正系数和贯穿长度修正系数提高建模精度.与柴油机性能台架试验进行了对比验证,结果表明,实测值与计算值最大误差不超过8％.     

基于预测模型的虚拟试验灵敏度分析

虚拟试验灵敏度分析技术研究虚拟试验输入参数不确定性对输出结果不确定性的影响程度,进而确定某些输入参数需引起重点关注.针对包含运行耗时仿真模型的虚拟试验,以概率分布描述输入参数不确定性,方差作为灵敏度指标,结合试验设计方法与贝叶斯理论建立虚拟试验预测模型,基于预测模型推导灵敏度指数后验均值的分布函数.测试算例表明本文提出的灵敏度分析方法大大减少仿真模型运行次数,效率较高.     

灰色微分动态多变量预测模型及其应用

针对数据驱动建模方法在表征系统特性时的不足,提出了灰色微分动态多变量预测模型.新模型将系统特性的行为序列与影响序列用于建模,增强了系统动态性和非线性性;同时运用最小二乘原理获得模型参数估计式,利用拉普拉斯变换推导模型的近似时间响应式.在此基础上,将新模型应用于欧洲货币联盟、中东与北非及撒哈拉以南非洲三个典型地区的碳排放量预测,应用实例表明:灰色微分动态多变量预测模型预测效果优于其它三种经典的灰色预测模型,能有效预测三个地区未来五年的碳排放量.与此同时说明新模型能够更好地描述多因素系统动态性问题,从而有效地提升传统灰色多变量模型的建模精度.     

动态灰预测模型的缓冲适应性建模方法

提升对数据特征的适应能力是预测建模的关键问题之一.本文融合缓冲算子方法与灰色滚动预测模型构建适应性灰预测模型,即BARGM模型.该方法将原始序列拆分为连续的数据片段,利用缓冲算子和数据片段上的反馈信息调整变权系数.并用GM(1,1)的衍生模型对调整后的片段数据进行逐步建模和外推;缓冲适应性模型相对传统建模方法具有两个特点,即改变灰模型响应式形式的单一性、具有较强的智能化拓展能力:案例研究采用我国能源相关的温室气体排放数据进行建模测试与对比,建模结果显示拟合精度和预测精度均有明显提升,印证了缓冲适应性建模方法的有效性.     

虚拟战场环境中群体组织结构本体建模方法研究

军事仿真建模技术随着战场规模的扩大和仿真真实感要求的提高变得越来越困难.针对虚拟战场环境群体组织结构,提出一种本体建模方法.将本体的思想引入军事仿真建模,结合军事领域中群体组织的概念体系,采用本体描述语言OWL DL,对虚拟战场环境群体组织结构进行建模.实践表明,该方法有利于模型资源重用,提高了建模效率,保证了模型描述的一致性.     

基于旋转角度的角色运动建模与控制

要创建深度沉浸的跑步竞赛虚拟环境,则必须建立逼真的虚拟人行为模型.根据跑步时人体四肢和躯干都在绕关节做重复旋转运动的特点,提出一种基于旋转角度的运动行为模型,用于计算人体运动时不同部位的位置,进而求解跑步运动行为.基于该模型开发了一个跑步仿真程序用来仿真虚拟人的跑步动作与姿态.根据该模型构建了数字娱乐划船器,通过三维模型数据的转化、运动者参数的实时采集、虚拟人运动参数的计算,实现了角色的控制.该建模与控制方法可用于网络健身游戏、虚拟人体动画、虚拟机器人的建模与仿真.     

组合预测建模中单项预测模型筛选研究

组合预测模型本身是一个对单项预测模型的信息进行选择利用的过程。分析了如何判定和检验参与组合预测的单项预测需满足何种条件,并运用了协整理论对模型进行筛选,从三方面综合地提出了筛选组合预测单项模型的方法和步骤,以期提高组合预测精度,简化计算。在初选的单项预测模型中,除选用较为常见的预测方法外,还加入了一些具有代表性的的单项预测方法,如状态空间模型、神经网络模型等。这些良好预测模型的选用,在一定程度上提高了组合预测的精度。     

基于虚拟样机技术的刚柔耦合系统动力学仿真

基于集成CAD、CAE与可视化技术的虚拟样机技术,提出一种刚柔耦合系统动力学建模与仿真的方法.根据刚柔耦合动力学方程,建立计及刚体运动与弹性变形的系统虚拟样机.对于运动副间隙、摩擦力以及制造误差引起的建模与仿真误差,通过对比试验结果选择系统特征参数为修正因子进行调整,从而补偿以上因素对建模和仿真精度的影响.利用三维实体建模技术、有限元技术以及多体动力学分析,依照虚拟样机仿真和试验的建模仿真流程,完成了曲柄滑块机构的刚柔耦合动力学仿真实例.与试验对比结果表明建模方法和仿真流程的有效性和实用性.     

战斗部虚拟试验贝叶斯假设-检验验证方法

虚拟试验利用大型数值模型研究难以进行试验的物理过程,其结果用以指导各项决策,因此必须对虚拟试验进行验证.分析试验过程中存在的各种不确定性,比较数值模型预测值与模型确认试验测量值,度量数值模型描述与预测物理系统的能力.采用贝叶斯因子结合模型数据与试验数据,衡量数值模型误差是否显著,检验数值模型是否有效.应用战斗部虚拟试验验证实例演示本文的方法.     

虚拟现实在坦克机动性虚拟试验中的应用技术研究

长久以来坦克的实地试验耗费人力物力巨大,虚拟试验的引入解决了这个问题。主要研究了虚拟环境中军用车辆特别是坦克机动性虚拟试验时动力学模型的建立,建立了虚拟环境下坦克的实时动力学模型,并且描述了整个虚拟试验视景仿真系统的组成及其实现过程,通过对模型的实际检验说明坦克机动性虚拟试验可以很好的模拟坦克的实地机动性试验。     

遥科学实验虚拟现实仿真技术

着重对自行开发的遥科学虚拟空间实验环境以及一种空间实验虚拟现实仿真系统进行了介绍。该系统模拟了一个假想的空间实验环境,用户可以通过头盔系统观察该实验环境,并可以通过三维鼠标对部分虚拟对象实施操作。同时,开发了微重力条件下液体中的固体微粒无沉浮实验虚拟现实仿真程序,用户可以在上述虚拟空间实验环境下从任意角度观察实验,并可与仿真的实验进行交互。     

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。     

一种用于软组织变形仿真的动态质点弹簧模型

针对可以用面模型近似表示的软组织，提出一种俺单可靠的软组织变表仿真的质点弹簧建模方法，虚拟体弹簧动态地产生一种约束力表现软体的体特征，准静态方法求解模型使仿真效果更好；用修改的蝶形细分方法把比较粗糙的表面网格模型先细分成若干细节层次，仿真时依质点所受力的大小动态细分，以提高模型仿真的精确度，实验表明：所提出的方法确实增强了软组织变形仿真的体积感；局部动态细分模型与粗网格模型的计算量相差甚少，但其计算精度却提高多倍。     

基于HLA的激光雷达跟瞄仿真系统设计与实现

根据HLA联邦模型的开发步骤设计并实现了激光雷达跟瞄仿真系统,包括概念模型开发、FOM/SOM模型建立、FED文件生成等。本系统将MAKRTI和视景仿真软件RTG结合到一起,实现了各个联邦成员功能,并给出了CCD仿真成员的仿真框架流程图以及部分代码清单。     

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JADE与特征提取的正交/非正交空时分组码盲识别

针对非协作多输入多输出通信系统中正交空时分组码(orthogonal space-time block codes, OSTBC)与非正交空时分组码(non-orthogonal space-time block code, NOSTBC)的盲识别问题,提出结合特征值矩阵联合近似对角化(joint approximate diagonalization of eigenvalue matrix, JADE)与特征提取的盲识别方法。首先将接收信号转换为盲源分离问题中的线性瞬时混合模型,然后利用JADE算法估计出该模型的虚拟信道矩阵,根据该信道矩阵的相关矩阵为数量矩阵的特点,从相关矩阵中提取特征参数,利用此特征参数识别OSTBC与NOSTBC。仿真结果表明,在较低信噪比以及不同的调制模式下,所提方法均可有效识别出OSTBC与NOSTBC。     

一个支持战争分析仿真实验的策略模型

针对战争分析仿真实验运行控制过程中的新要求,在介绍战争分析仿真引擎的基础上,提出一种支持战争分析仿真实验的仿真运行机制模型,即集成策略-运行策略-应用策略模型,并给出了相关的关键算法,使得能够实现模型集成和驱动机制、可控实验、单方评估/对抗仿真等多种仿真需求,完成对战争分析的虚拟实验。     

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.