一种高扩展的分布式半实物实时视景仿真系统

针对某导弹攻防仿真系统中仿真节点之间的关系复杂且交互困难的特点,提出了基于Modelica和高层体系结构(HLA)的仿真方法,将攻防仿真系统中各仿真成员融合到基于HLA系统体系构架,各仿真单元采用基于Modelica语言进行建模.经验证该方法提高了仿真系统各仿真节点之间的互操作性及仿真资源的重用性.将实物仿真部分和视景仿真部分通过仿真联邦的邦员加入到整个仿真系统中,提高了系统的扩展性与可维护性.     

基于HLA的多传感器舰船导航分布式仿真平台

根据基于高层体系结构的多传感器舰船导航分布式仿真平台的设计需求,在联邦对象模型的基础上,使用VR-Link的API工具开发系统联邦和联邦成员．基于VR-Link设计并实现联邦成员间的通信和仿真进程控制方法．基于VC＋＋设计多传感器舰船导航设备,将多传感器数据采集、信息显示、存储及数据处理集成在一起,具有友好的人机界面,方便进行维护和实现功能扩充．     

基于HLA/RTI的音频联邦成员的开发方法

新一代的分布式交互仿真标准高级体系结构/运行时间结构(HLA/RTI),为联邦成员的互操作制定了框架.针对分布式虚拟战场环境中音频流多点传输这一仿真应用,将音频流传输作为一个联邦成员,定义了音频联邦成员的仿真对象模型,并通过RTI的API函数实现联邦成员交互的过程.因此,RTI可以作为应用层协议,实现并控制音频流在分布式交互仿真环境下的多点传输.     

人在环路模拟驾驶仿真实验系统研发

汽车是人机协同控制的复杂系统,基于NI PXIe8108实时控制器、PXI7842R数据采集卡、模拟驾驶输入设备及相关软硬件搭建了驾驶模拟仿真系统;用LabVIEW编程语言建立了车辆动力学模型;用虚拟引擎Unity3D软件开发了视景系统;并通过数据库技术使仿真过程与视景系统相结合,实现仿真过程与三维动画实时视景系统的数据交互。结果表明:通过人在环路模拟驾驶仿真实验,使仿真过程中引入了驾驶模拟操纵,实现了人在环路的人机交互式仿真,得到汽车相关性能仿真结果,为驾驶过程中人和汽车协同控制仿真和极端工况下的仿真,提供了一种安全、可靠的人车协同控制仿真环境。     

基于HLA的无人战斗机巡航高度仿真系统设计

基于HLA(High Level Architecture)提供的通用框架和开放标准,对无人战斗机的仿真方法进行了研究,介绍了无人战斗机作战仿真系统联邦结构,给出了联邦对象模型/成员对象模型设计和时间管理方法,从实时RTI终端系统、通讯保证体系和增强型可预测的RTI服务等3个方面,解决了该半实物仿真系统的实时性要求,建立了影响巡航高度因素的数学模型,对各因素进行了详细的分析,并通过软件在整个系统中实现了各联邦成员。根据仿真流程,采用M KTechnologies公司的M K RTI,借助Visual C 6.0实现联邦仿真平台的设计。通过对无人战斗机巡航高度的仿真可知,结论真实可信,丰富详实,该系统为下一步完成无人战斗机作战任务的模拟奠定了理论及应用基础,并为今后类似仿真系统的研制提供了借鉴。     

视景仿真技术在地铁列控系统中的应用

分析了地铁列车运行控制仿真系统中的三维视景子系统,探讨了基于Creator／Vega软件实现的三维视景仿真在地铁列车运行控制仿真系统中的应用,从三维视景应用的可行性、场景模型的建立、视景仿真软件设计等方面对系统进行了分析．该视景仿真系统以PC机为硬件平台,已应用于北京地铁环线基于CBTC的实验线路的研究与开发,取得很好的效果．     

车路协同系统仿真实时性优化方法

为了研究车路协同系统的仿真关键技术并构建车路协同系统仿真平台,针对车路协同系统仿真平台中的联邦成员间实时性问题,提出基于PTP(precision timing protocol)协议的高精度仿真主动时钟同步方法。讨论车路协同仿真联邦中各个联邦成员的时间管理策略,并基于时钟同步方法测试2种信息交互策略下的系统延时,提出车路协同系统的信息交互改进策略。仿真测试结果表明:平均同步时钟误差为5.69μs,有效解决了各个联邦成员间的时钟同步问题;仿真系统中1级和2级系统从节点平均仿真延迟为0.77,1.02 ms,较好满足车路协同系统仿真需求。     

基于Creator和Vega的视景仿真系统的研究与实现

以建筑视景仿真系统为原型,讨论了Multigen Creator在视景仿真系统的数据库创建及优化的关键技术,提出了可行的实现方法,构建了建筑视景数据库.并在VC++集成开发环境中利用Vega仿真引擎实现了运动模式和环境效果、显示通道的选择等交互控制,从而实现了交互式视景仿真驱动系统的开发.     

基于高层体系结构的探空火箭可视化仿真和协同设计系统框架设计

 探空火箭是临近空间实地探测的唯一探测工具和各学科空间科学实验的良好载体。利用探空火箭,可以进行中高层大气立体剖面探测、微重力科学实验、空间生物技术实验、星载有效载荷先期原理性飞行验证实验等,具有其他飞行器不可替代的优势和作用。发展探空火箭技术、构建探空火箭仿真系统将有力地推动探空火箭综合实验平台建设,促进中国空间科学发展。针对构建探空火箭可视化仿真和协同设计系统（VSCSSR）的需求,本文对探空火箭仿真的相关技术——视景仿真技术、分布式交互仿真及高层体系结构（HLA）进行了介绍,设计了系统的主要功能、软硬件结构和联邦成员的划分,给出了仿真系统的框架设计。     

基于HLA/RTI的CRH2列车协同仿真接口网关设计与实现

以CRH2型高速列车为参考模型,采用多学科协同仿真的方法,对高速列车综合仿真平台和列车通信网络仿真平台之间的接口网关进行分析和研究,提出构建基于HLA/RTI(高层体系结构/联邦运行支撑环境)标准的综合仿真平台与通信网络仿真平台相匹配的接口网关,使得网络仿真平台作为一个联邦成员加入联邦执行中,参与协同仿真。基于HLA/RTI对综合仿真平台中的司机控制台系统和牵引传动系统进行仿真模拟,验证了该接口网关的有效性。     

弹道导弹攻防对抗的对策模型

针对现代空袭的弹道导弹突击,设计了弹道导弹攻防对抗的对策模型。把导弹攻击的行动表示为能造成最大预期伤害的数学模型,然后指出如何最优化防御拦截系统部署及拦截方案以期最小化最大期望毁伤,仿真实例说明了弹道导弹攻防对抗对策方法的有效性。     

基于MATLAB的数控进给伺服系统设计与仿真

利用MATLAB控制系统工具箱中的SISO设计器设计了数控进给伺服系统.在建立了直流电机和进给系统的数学模型后,根据数控伺服系统的性能要求,使用SISO设计器设计了进给伺服系统的校正补偿器,得到了反映系统性能的特性曲线和Simulink仿真模型,并根据仿真模型验证了系统设计的正确性.该项研究对伺服系统的性能分析及用根轨迹法设计控制系统具有一定的参考价值.     

基于温差能源的水下滑翔器动力学分析与设计

水下滑翔器作为一种新型水下机器人系统，对于海洋环境监测与资源探测具有重要应用价值．与采用电能驱动方式不同，设计开发了一种海洋环境能源（温差能源）驱动的水下滑翔器，并应用Gibbs—Appell方程建立了动力学模型，仿真分析了水下滑翔器的垂直剖面运动特性，获得了相应的运动参数．依据动力学仿真结果，设计了基于温差能源的热机系统，以及姿态调整机构与控制系统．水域实验结果表明，水下滑翔器采用温差能源驱动，其原理是可行的，所设计的热机系统热交换功率达到47W，可以满足水下滑翔器驱动性能要求．     

基于PLC的船舶燃油锅炉模拟新型实验系统

针对船舶燃油锅炉控制对象多元性的特点,构建了一种基于PLC的新型船舶燃油锅炉实验模拟系统.为了逼真反映船舶燃油锅炉工作原理和工作过程,建立了锅炉本体及燃油锅炉控制箱的仿真实物模型,设计了燃烧、水位信号检测电路,利用PLC开发了燃烧过程和水位控制程序.实际应用验证了该模拟系统的可行性。     

基于小口径弹的硅基MEMS安全系统设计

基于小口径弹药设计了发射环境可识别、小型化智能MEMS安全系统. 结合自平衡发射系统的小口径弹药的弹道环境,建立硅基MEMS安全系统模型,并针对发射环境及勤务处理环境实现MEMS安全系统阈值判定机构模型设计;通过理论计算和动力学仿真完成结构设计及优化;结合MEMS加工工艺完成器件加工;为满足小口径弹药对安全系统批量化、高可靠的需求,通过地面模拟试验完成MEMS安全系统性能测试.      

甲板上牵引车-直升机系统的稳定性控制

探讨了甲板上牵引车牵引直升机行驶时,通过主动控制牵引车后轮转向角来提高直升机牵引系统操纵稳定性的基本原理.考虑船体横摇、纵摇和垂荡3个自由度的耦合运动对牵引系统产生的惯性力,建立了包含转向子系统模型在内的3自由度时变、非线性牵引车 直升机系统动力学模型.针对直升机参数和海洋环境的不确定性,结合转向子系统特性,应用扩展后的反演变结构控制方法设计了牵引车后轮主动转向+前轮补偿转向控制器.仿真结果表明,变结构控制器在有效控制牵引车和直升机之间相对横摆角速度的同时,很好地跟随了理想模型,增强了牵引系统的操作性;并且控制系统能够很好地克服参数摄动和不确定的外界干扰对系统稳定性的影响.     

基于Web的交通事故远程仿真系统

结合开发交通事故防范的数字化公共平台,根据基于Web的交通事故模拟分析系统的技术特征,设计了基于Web的交通事故模拟分析系统的框架.基于商业软件,提出适用于模拟法的交通事故场景自动生成技术,并初步建立了包括车辆、人体在内的全三维参数化仿真模型数据库.通过实现远程交通事故模拟与分析,为交通事故的快速分析和处理提供有力的支持.     

基于系统先验信息的平台动态防御单阶段静态博弈策略

针对平台动态防御中节点选择迁移的复杂性,设计了基于系统先验信息的单阶段静态博弈策略。从平台动态防御原理分析入手,结合攻防双方博弈关系和完全信息条件下的防御需求,构建了单阶段静态博弈模型,提出了攻防效用关键参数和完全信息博弈流程,通过示例给出了策略的具体实施过程。仿真结果表明,经过1 000次攻防博弈实验后,防御方实际收益为4.403×10~4,攻击方实际收益为-1.625×10~5,所提策略能有效阻截网络攻击,防御方期望收益为4.324×10~4,实际收益偏差约1.8%,新策略的收益远高于无差别迁移策略,可解决传统平台动态防御中成本高、防御收支不平衡和节点迁移有效性等问题。     

深海采矿长管线系统布放过程的数值仿真

运用非线性有限元方法,将深海多金属结核开采系统的扬矿硬管、扬矿泵、中间仓和扬矿软管等部分等效为不同属性的管单元,建立了1000 m水深海洋试验系统扬矿子系统的有限元分析模型;采用Morison公式计算了水下管线的液动力载荷.基于该模型,进行了长管线系统布放过程的动力学数值模拟,得出了在不同布放操作模式下扬矿子系统的各种动态响应,尤其是软管初始构形的动态形成过程;仿真显示了在某些布放操作模式下,软管缠绕现象发生的全过程.研究结果表明:集矿机着底后,在下放硬管的同时,应通过集矿机的运动使软管尽早地形成马鞍形,以有效地消除缠绕现象.     

基于负载牵引方法的微波功率放大器仿真设计

微波功率放大器是通信系统中的关键器件.这里描述了基于EDA技术下3.55GHz的可用于W-CDMA基站的微波功率放大器的设计方法.利用厂家提供的非线性模型进行仿真设计,通过直流仿真来确定其偏置,利用负载牵引技术来确定最佳输入输出阻抗,设计出输入和输出匹配网络.对整个设计进行测试,得到了具有高输出功率,一定效率的功率放大器,适用于线性基站应用.