机车车辆-轨道耦合动力学实时仿真模式研究

机车车辆-轨道耦合系统不但在动力学过程中是一个复杂的系统，而且在几何结构上也是一个复杂的系统，本文在分析现有机车车辆-轨道动力学综合仿真的复杂性基础上，从仿真计算机体系结构和系统集成的角度，研究了几种考虑数值计算和可视化的综合实时仿真的方法，探讨了多线程技术，DDE技术和分布式仿真技术和计算机网络在机车车辆-轨道耦合动力学仿真中的应用，结果表明，几种方法是可行的，尤其基于DCOM仿真技术和基于离线计算的数据文件共享是很有前途的方法。     

机车车辆-轨道空间耦合动力学性能仿真系统

基于系统观点,采用先进的动态轮轨空间接触几何关系模型,编制了具有自主知识产权的机车车辆-轨道耦合动力学仿真系统TTISIM。该系统引入了三维建模技术和可视化技术,并建立了机车车辆和轨道基于变参数的三维动态视景环境。TTISIM仿真系统侧重于分析机车车辆在实际弹性轨道上运行的安全性、舒适性,服务于我国铁路现代化建设主战场,具有很强的工程应用价值。     

弹性轨道上二自由度磁浮车辆动力学仿真研究

建立了二自由度磁浮车辆轨道耦合动力学模型,选用合理的控制方案和数值算法,对车轨耦合动力响应基本特性进行了数值仿真,证明了所采用的控制方案能实现磁浮列车稳定悬浮运行。此项研究对进一步探讨磁浮车轨相互作用问题,完善系统设计参数具有参考价值。     

列车运行动态仿真研究

针对列车在轨道线路上运行是一个动力学过程,本文研究了列车动力学的计算机仿真。扩展过去的数值仿真模式,从集成综合仿真的角度,建立了数值、几何简化模型和运动模拟相结合的直观仿真方法,给出了数学、列车几何模型和线路等相关模型的建立方法和相互之间的数据协调方式,并对列车的基于图象帧的动态仿真理论进行了深入的研究,形成了列车动力学综合仿真集成软件,在使用过程中得到了良好的评价。     

磁浮轨道巡检车侧向动力学研究

为研究一种新型磁浮轨道巡检车的侧向动力学性能和评价其导向系统的安全性,建立了11自由度的车辆动力学模型,模型着重考虑了巡检车的侧向位移、侧倾和横摆运动。在MATLAB环境下建立和求解了模型的微分方程,仿真分析了以稳定速度通过曲线轨道时车辆的动力学响应。结果表明,车辆在未设轨道超高的情况下通过曲线轨道时,内侧的导向弹簧受力变化较大,外侧受力变化较小;车辆在通过曲线轨道时会有较明显的横摆运动;车速的变化对导向力和横摆运动有较大的影响。     

离心力—振动复合动力学环境的仿真

在建立离心机和振动台系统组成的复合动力学环境数学模型的基础上,提出了一种将结构动力学、有限元分析和可视化技术相结合的方法,对离心力－振动复合动力学环境进行计算机仿真。文中首先讨论了仿真软件的设计思想,介绍了振动和离心力复合动力学环境仿真软件CDE＿VISM的结构,讨论了将图形技术的数据场可视化、动态数据场显示技术应用于有限元计算后处理的方法及CDE＿VSIM与MATLAB的接口方法。最后通过对在离心力作用下振动台运动的仿真和实验结果比较,验证了所建立的离心机和振动台系统组成的复合动力学环境数学模型的正确性。     

基于地球3D场景的飞行器运动轨道仿真

分析了地球引力场中飞行器运动建模与仿真的发展对建立地球参考模型的需求,并建立了一个地球3D参考体——由地球椭球体模型和地心3D直角坐标系所组成的空间定位和定向系统。描述了飞行轨道数据矢量、不同空间参考坐标之间的变换关系,说明飞行轨道在地球模型上演示的可行性,以及可视化的重要性。在MATLAB环境下设计和实现了飞行器运动轨道基于地球3D场景的仿真软件系统,包括系统的体系结构、主要函数和用户界面。     

基于HLA的卫星轨道机动仿真研究

针对STK(Satellite Tool Kit)在联合作战仿真中实时互操作能力的不足,提出了一种灵活的基于HLA(High Level Architecture)的卫星轨道机动仿真系统设计方法。建立了圆轨道之间平面内霍曼转移、平面外单脉冲和双脉冲轨道转移三种轨道机动模型,设计了多视图可视化表现子系统和仿真对象模型(Simulation Object Model,SOM)。与STK的仿真结果对比表明了该方法的可行性和模型的有效性。     

热动力系统的可视化仿真

首先介绍了计算机可视化的由来和发展趋势，然后着重介绍了自行研究开发的一种新型热力系统可视化仿真软件开发平台。该系统充分集成各种最新的计算机技术和热动力系统建模技术，可以完成系统方案研究和系统动静态性能分析，可以进行控制系统的优化设计和实际系统的测试，并且还可以完成对复杂热力系统的仿真。     

基于多种软件平台的卫星动力学仿真研究

卫星工具包STK(SatelliteToolKit)只能对自身的模块化方案进行验证和演示。引入了三维建模技术和可视化技术,并基于STK和Matlab的无缝连接,研究建立卫星动力学仿真系统。该仿真系统采用建模软件LightWave建立卫星三维模型,利用STK/Matlab模块提供的接口功能,开发新的轨道与姿态控制模块,为用户定制的轨道与姿态控制方案提供仿真、验证和演示。     

基于VRML和目标航迹的视景仿真方法

基于VRML技术建立了虚拟目标和场景的可视化模型;采用三次样条插值方法对输入航迹进行了平滑和可飞性检验,并计算出了相应的姿态数据;利用虚拟现实工具箱提供的Matlab接口驱动虚拟目标进行六自由度运动,同时控制模拟CCD进行实时跟踪,完成了对飞行过程的视景仿真。实验表明,该方法不仅得到了实用的航迹和姿态数据,而且直观生动的描述了飞行过程,为相关理论研究奠定了良好的基础。     

基于发射动力学仿真的某履带战车改优研究

应用动力学分析软件,建立了含有多复杂接触问题的某履带战车发射动力学仿真模型,并在模型中引入柔性路面,较真实的反映行车道路的状况;对该履带战车系统进行了发射动力学仿真分析,得到了全炮的受力及振动情况;在此基础上,提出了该履带战车的改进结构,并对比了改进前、后的全炮振动情况,由对比情况来看,改进后结构能够显著减小履带战车的炮口振动;本研究内容及方法可为今后更精确的研究一类含有复杂接触问题的履带战车发射过程动力学特性提供了理论参考.     

视景仿真在机车仿真器中的应用

回顾了机车仿真器视景系统的发展过程,介绍了基于ＯｐｅｎＧＬ的机车视景仿地对机车仿真器视景系统的特点,提出了利用视频压缩技术进行视景仿冀 基于ＭＰＥＧ－１标准的系统实现方案,包括压缩／解码,平滑调速,低速时间帧间插值等。     

非光滑链式多体系统的接触动力学建模与仿真

研究了非光滑链式多体系统中的碰撞与摩擦混合约束问题,利用能量变分原理建立了含碰撞行为的多体系统动力学方程。通过集成刚体的空间几何约束和单边约束,可以考虑多散体碰撞和链式多体碰撞行为。非光滑刚体间的摩擦特性对刚体斜向碰撞后的空间运动轨迹具有非常重要的影响,可引起刚体的平移与旋转。在多体动力学方程中综合空间几何约束和刚体摩擦物理约束,得到了含几何-物理混合约束的散体/链式多体混合系统动力学方程,然后基于开源CapSim系统,对大规模散体和链式的碰撞和摩擦行为进行仿真,得到系统的整体特性行为,所采用的方法同时提供了较好的实时性。     

分布式仿真系统的多通道视景生成

多通道视景生成可以给用户带来具有强烈沉浸感和宽视野的数据可视化效果。讨论了一种在HLA仿真架构下,基于PC机群的分布式仿真系统的多通道视景生成的体系结构,以及在该体系结构下各主要功能模块的工作流程。实验结果表明,该系统在实现分布式仿真系统数据驱动下的多通道静态场景、动态实体实时生成的同时,能够及时响应用户的交互操作,并且具有很高的性能价格比。     

交通微观仿真中的驾驶员视觉感知模型

驾驶员视觉感知模型是交通微双肪真中机动车模型的—部分，其作用是表现出实际驾驶活动中，驾驶员对外界的视觉感知能力，也就是哪些物体可以被驾驶员看到，哪些不能。通过驾驶员视觉关注焦点的移动规律、视场范围和障碍物遮挡等3个方面的研究，提出了一个新的驾驶员视觉感知模型，并注意了该模型的运算速度问题。通过计算机模拟实际场景，对比受试者和模型标注的感知对象，完成了模型有效性验证。对10位受试者进行了194次测试，受试者标注了528个目标，而感知机模型标注了516个目标，其中吻合率为84．30％，漏检率17．61%，误检率15．34％。对出现差异的情况进行细致地分析，可以发现这些差异全部来源于受试者的感觉误差，而且受试者在看到视觉感知模型的输出后，没有一例表现出异议。此外，该模型在避免以往的理想全局明縻模式的带来的缺点的同时1还能使模型的计算量大为减少。     

可装配式飞行视景仿真系统的设计与实现

根据飞行仿真的实际需要,详细分析了飞行仿真系统的设计思想,提出可装配式设计方法,利用可扩展标记语言XML进行数据的存储、处理和呈现,结合分布仿真技术,提供友好的用户界面,构造复杂的场景和三维实体模型,对视景资源和驱动数据进行装配。系统基于VC 6.0和Vega3.7开发,具有快速开发和较广的通用性。