一类时滞免疫反应系统动力学行为仿真

研究一类时滞免疫反应系统在机体清除靶细胞能力对浆细胞增长有影响的情形下的动力学行为,用时滞微分理论证明系统正平衡点的稳定性与时滞的关系,给出其稳定判定方法。在模型解基础上,用仿真方法研究部分参数变化对系统动力学行为的影响,给出了免疫系统呈现不同动力学行为的参数范围,实现免疫系统动态特性的仿真。结果表明,对于给定时滞,免疫反应系统的动力学行为不敏感地依赖于抗体清除抗原速率,而敏感地依赖于抗原繁殖系数。     

旋转捷联惯导系统精对准技术

针对惯性器件常值偏差对捷联惯导系统导航精度的影响,提出了一种单轴旋转调制方案并建立该系统误差方程,将系统中陀螺常值漂移和加速度计零位误差调制成周期变化的量。通过改变惯导系统误差模型中的捷联矩阵来改善系统的可观测性。利用谱条件数法计算出惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)在静止和旋转状态下捷联系统的可观测度,采用卡尔曼滤波方法实现了旋转捷联系统的精对准。仿真结果表明,IMU旋转状态下的对准方法消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对系统对准精度的影响,大大提高了对准精度。     

一类具输入时滞的分布参数系统移动控制

基于移动传感器/执行器网络,研究了一类具有输入时滞的分布参数系统稳定性控制问题。利用抽象发展方程理论、算子半群理论和Lyapunov稳定性定理,设计系统的反馈控制器;再结合移动传感器/执行器的动力学行为,设计其控制力。证明了在反馈控制器和控制力的作用下,分布参数系统在具输入时滞情况下是渐近稳定的。通过数值仿真实验表明,不同的输入时滞,对系统的稳定效果有一定的影响,但在控制力的作用下,系统都能趋于稳态,说明本文中对于具有输入时滞的分布参数系统的控制策略是有效的。     

一类具输入时滞的分布参数系统移动控制

基于移动传感器/执行器网络,研究了一类具有输入时滞的分布参数系统稳定性控制问题。利用抽象发展方程理论、算子半群理论和Lyapunov稳定性定理,设计系统的反馈控制器;再结合移动传感器/执行器的动力学行为,设计其控制力。证明了在反馈控制器和控制力的作用下,分布参数系统在具输入时滞情况下是渐近稳定的。通过数值仿真实验表明,不同的输入时滞,对系统的稳定效果有一定的影响,但在控制力的作用下,系统都能趋于稳态,说明本文中对于具有输入时滞的分布参数系统的控制策略是有效的。     

运架梁起重船吊重摆动分析

以运架梁起重船为对象,对其作业过程中吊重的非线性动力学响应进行研究。基于吊摆系统的几何约束,构建了多点吊摆系统的双摆模型,运用带乘子的拉格朗日方程建立了吊摆系统的非线性动力学模型,对规则波条件下3000吨大型起重船吊重的动力学响应进行了仿真分析。比较了线性及非线性方程下吊重的运动规律以及船舶纵摇角对双摆系统摆角的影响,讨论了变绳长的方法对吊物系统的摆幅进行控制的理论模型。同时,对提出的理论模型仿真结果与Adams刚体动力学模型结果进行了比较分析。     

高速履带车辆悬挂系统动力学仿真

研究了高速履带车辆在不平路面(包括各种障碍)行驶时悬挂系统的动力学响应问题,采用多刚体动力学理论建立了高速履带车辆悬挂系统与地面作用的动力学模型,模型中特别考虑了履带对履带车辆动力学响应的影响。基于Matlab/SimuLink环境对所建模型进行了计算机仿真,并对车辆悬挂系统的动态响应进行了动画输出。仿真实例分析说明本文所建模型和建模采用的方法对高速履带车辆的悬挂系统的设计和动力学分析具有积极的作用。     

三维桥式吊车建模与仿真平台设计

利用拉格朗日方程对三维(3D)桥式吊车系统进行了动力学建模.在该模型中,不仅考虑了台车在两个水平方向上运动对负载摆动的作用,同时分析了吊绳长度变化对系统状态的影响,此外还考虑了环境中动、静摩擦力,空气阻力等对台车运动以及负载摆动的作用.根据建立的动力学模型,搭建了三维桥式吊车仿真平台.该平台将有助于对桥式吊车这类非线性欠驱动系统动态特性的研究,以及各种控制策略的检验与评测.最后通过实验结果验证了所建立的动力学模型以及仿真平台的正确性.     

短生命周期产品运营的系统动力学仿真优化

应用系统动力学对短生命周期产品的生产运作进行建模与仿真,并在此基础上实现优化。此类问题分析的复杂性源于系统各要素之间存在复杂的相互作用,并在较短的产品生命周期内作用更加明显。而传统的数学建模方法因难以清晰、简洁地描述出这些非线性关系而不能被应用于此类问题的研究。因此,建立了短生命周期产品生产运作的系统动力学模型,通过仿真来实现系统运行绩效的优化。模型中不仅模拟了产品有限生命周期内的需求变化,还考虑了劳动力资源对产品生产、顾客满意度对产品需求的影响等诸多现实问题。最后,通过对一个具有代表性的短生命周期产品的运作仿真,演示了在仿真数据的分析基础上对系统参数实现了优化。     

单兵火力系统集成建模与仿真研究

为全面分析单兵火力系统的综合性能,基于虚拟样机和软件接口技术,研究了单兵火力系统的集成建模和协同仿真方法.利用Solidworks、ADAMS和Matlab软件建立了单兵火力系统的主要子系统模型,包括单兵射击动力学模型、内外弹i/火控模型、思维控制模型、终点弹道效应模型和命中概率模型.并在Matlab/Simulink环境下将各个子模型集成为一体化的单兵火力系统协同仿真模型.以步枪三发点射为例,验证了仿真模型的有效性,并利用集成模型分析了子系统输出参数对系统射弹散布的影响,分析了榴弹的最佳初速.仿真结果表明,该集成模型能够模拟实际系统预测和分析各个子系统的性能,为单兵系统的型号研制提供有效的参考.     

基于SIMULINK的弹射救生人椅系统六自由度仿真

针对我国弹射救生系统研制中仿真技术应用的不足,以主流的第三代弹射救生系统为仿真对象,建立了弹射救生人椅系统动力学模型及相关各子系统的数学模型,并以MATLAB\SIMULINK为工具实现了人椅系统的六自由度仿真,取得了较好的仿真效果;通过对系统重量、火箭推力、飞机姿态等设计参量的分析,可以为弹射救生系统的方案设计及验证提供技术支撑。     

考虑面内外摆角对电动绳系离轨过程的参数影响分析

利用电动绳系实现空间碎片自主离轨有广阔的应用前景。受洛伦兹力矩和重力梯度力矩作用,绳系姿态将在当地垂线附近振荡。首先采用拉格朗日法建立电动绳系面内外姿态动力学模型;随后结合国际地磁场模型,给出洛伦兹力和洛伦兹力矩的计算方法;最后结合姿态动力学模型和高斯摄动方程,建立了电动绳系离轨数值仿真模型,在考虑无摆角、仅有面内摆角、有面内外摆角的条件下,对电动绳系离轨过程进行仿真对比。仿真结果说明,电动绳系姿态振荡对离轨有明显影响,只有考虑绳系姿态,才能精确预测轨道参数的变化。     

基于串级LADRC设计的旋翼无人机航迹跟踪控制

针对复杂环境下,四旋翼无人机航迹跟踪精度易受风扰的影响,设计了串级线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)双回路控制系统。外环为位置回路,针对风扰采用3阶LADRC设计;内环为姿态回路,针对执行机构的动态特性,采用4阶LADRC设计。仿真对比串级LADRC和串级PID两种控制方法,结果表明,两种方法虽然都实现了四旋翼无人机航迹跟踪控制,但是在各种复杂风场扰动、内扰作用的情况下,串级LADRC能够克服复杂扰动的影响,精度更高、抗扰性更好、鲁棒性更强,且待整定参数不多,十分符合工程实际的需求。     

面向编队卫星的空间系绳在轨服务

针对编队卫星的在轨服务任务,提出一种基于绳系卫星系统的服务方案.该系统由质量较小的服务航天器和质量较大的燃料站通过系绳连接构成,以被服务编队卫星参考中心为原点建立坐标系与相对动力学模型.基于伪谱法研究了综合考虑系绳的状态与控制约束的绳系多星服务最优控制策略.以空间圆构型的编队卫星为例,分别分析了绳系卫星系统和单卫星平台...     

风扰动下的卷弧翼弹六自由度弹道模型及仿真

大气的动态特性主要包括常值风、风切变、突风和大气紊流等,大气扰动是引起弹道散布的主要因素之一。首先建立了导弹在风场扰动条件下的按231转动的地面发射坐标系中的六自由度（6DOF）模型,其次应用CFD方法计算了某种外形旋转导弹的气动系数,然后在模拟风场中仿真计算该旋转导弹的弹道。     

组件化的变结构Petri网建模仿真方法

Petri网模型建立后,其结构相对固定,不易描述实际系统结构的动态变化。借鉴软件组件的设计思想,提出了组件化的变结构Petri网的描述规范、组合机制和仿真方法,实现了仿真运行中Petri网结构的动态变化。该方法增强了Petri网模型的重用性,支持层次化建模,便于实现与其他模型的集成,提高了Petri网的建模仿真能力。     

双馈发电机最大风能捕获和转换策略的仿真

为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,提出了一种既可实现双馈发电机系统低于额定风速下的最大风能捕获又可使得电机铜耗最小化运行的优化控制策略。在分析风力机特性和双馈发电机基本电磁关系的基础上,推导了双馈发电机实现最大风能捕获和转换的定子有功功率和无功功率的数学模型,并应用基于动态同步轴系下的双馈发电机励磁控制策略实现了系统的最优控制。利用Matlab/Simulink对不同风速下双馈发电机系统的运行性能进行了分析和比较,结果验证了该控制策略的正确性和可行性。     

横列式双旋翼矢量飞行器的改进ADRC姿态控制算法

横列式双旋翼矢量飞行器具备飞行时间长、风阻小、机动性强等优点, 但其机械结构复杂, 状态之间耦合严重, 抗干扰能力弱。针对其控制特性提出一种基于改进自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)的姿态抗干扰解耦控制算法, 该算法利用扩张状态观测器(extended state observer, ESO)实现姿态干扰和状态间耦合项的跟踪和估计, 将非线性多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统转化成线性单输入单输出(single input single output, SISO)系统, 采用改进的粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)对姿态控制系统进行参数优化。通过仿真结果验证了该算法具备良好的抗干扰能力,并设计了实际的飞行控制系统, 进行了飞行器的悬停试验, 实现了稳定悬停。     

一种力的动态测试和仿真

介绍一种新研制成功的阶跃力测试装置，并提出了一种新的力仿真测试法，该装置具有两种测试信号输出，其中一路产生力值和波形已知的无质量仿真力；另一路是将无质量仿真力和到有质量的测试系统。输出动态力的曲线，根据系统响应，建立测试系统的动态数学模型，设计系统的动态数字补偿滤波器，用计算机软件对测试系统的动态参数进行补偿，实验结果表明，动态力的测试误差小于1％，该方法可推广用于科学试验和工程应用中。     

基于NK模型的突发事件应急管理组织系统适应性研究

突发事件的发生发展具有高度不确定性,机械的应急管理组织系统缺乏适应性,难以有效应对.基于NK模型,以适应度景观的复杂性和动态性刻画应急管理决策情景的不确定性,研究简单稳态、复杂稳态、简单动态、复杂动态情景下,集权、分权和层级等决策模式的组织系统的适应性特征,以及组织文化、决策者能力、信息流等因素的影响机理.结果表明,简单稳态情景下,应采用分权模式且促进信息共享;复杂稳态情景下,宜保持适度集权;动态情景下,应采用层级模式并加强信息沟通.决策者能力与决策重心相一致,能有效增强组织系统的适应性.当信息流超过决策者能力时,具有合作文化的分权模式适应性较好.研究为中国应急管理体系顶层设计与模式重构提供理论方法.     

网络信息传播动力学建模研究

对网络传播机理建模是利用或控制网络传播的基础。网络信息传播系统具有复杂的动力学特征,其中的个体行为具有适应性。采用社会物理学研究思路,借鉴物理学振动传播的概念,对网络传播系统中各动力学因子进行了类比定义。根据动力学因子对网民传播行为的影响机理,建立具有随机性和适应性的网民信息传播微观动力学模型,使微观个体行为与宏观的系统状态关联起来。在此基础上构建仿真模型,通过仿真实验分析了网络传播系统S型函数的非线性演化特征,为类似系统的建模提供了新思路。

Abstract：

Modeling the mechanism of information diffusion is the basis of network diffusion utilizing and controlling. The diffusion of information on the Internet is with dynamical complexity, and the individual behavior is adaptive. Adopting the thinking in social physics, the dynamic factors in the information diffusion system on the analog of the spread of vibration in physics was defined. Then the microscopic dynamic model of net user’s randomicity and adaptability behavior was quantitatively built based on the mechanism of dynamic factor taking effect on the behavior of net users. In this way, the microscopic behavior was associated with system evolution at macro level. Simulation software was developed based on those models. The S_shape nonlinear evolution characteristics of information diffusion on the Internet with computing experiments were analyzed. This solution may be used in modeling similar systems.