三种船舶运动控制仿真系统

船舶运动控制系统有三种仿真模式：一是单机仿真即在一台计算机上同时运行船舶运动数学模型和控制器;二是双机仿真即一台计算机运行船舶运动数学模型,另一台为真实的船舶控制器,控制器通过数字通信接口控制另一台计算机上运行的船舶运动模型,也称为半物理仿真;三是物理仿真即建造一艘按某一水动力学相似准则而缩尺的模型船,在模型船上装上真实的船舶控制器,在水池或海上做船舶运动控制试验。本文介绍大连海事大学轮机工程学院研制的上述三种船舶运动控制仿真系统。     

平面自由运动半物理仿真系统的初始条件实现

提出了一种平面自由运动半物理仿真系统的设计,对系统仿真试验的初始条件形成过程进行了具体阐述。系统中应用了一种平面两自由度直角坐标运动装置,用于完成系统驱动及速度和位置控制,同时这种运动装置能够进行直角坐标跟随运动,并与其末端测量机构共同实现对平面自由运动物体的高精度大范围位姿测量。建立了系统的运动学模型,并设计相应的控制算法实现试验所需的运动过程,采用半闭环和闭环相结合的方法有效控制系统的末端累积误差;针对提出的复合测量方法,建立了测量原理的数学模型,并进行了精度分析和仿真计算。实验证明这种设计和相应的控制测量方法合理可行。     

燃气轮机调速系统半物理仿真研究

针对燃气轮机半物理仿真的特点，以燃气轮机的模块化建模为基础，采用容积法思想，建立了无迭代的燃气轮机仿真模型，从而简化了计算过程并缩短计算时间，为半物理实时仿真提供了必要条件，采取功能分立的设计方案，模型计算，数据交换和通讯以及仿真结果的显示分别由不同计算机负责，从而建立了燃气轮机调速系统的半物理仿真系统平台，该平台具有一定的灵活笥和可扩展性，可以更换物理部件以及添加模块而无需大的改动，利用该系统进行半物理实时仿真对研究燃气轮机动态性能和控制规律等均有重要的现实意义。     

卫星仿真中心及主要设备—多转台和多执行机半物理仿真方法

本文首先介绍卫星仿真中心组成和功能,它包括数学,半物理和全物理仿真,其次论述卫星系统仿真中心主要设备技术性能、最后讨论多转台和多执行机构半物理仿真方法与卫星仿真实验。     

三自由度运动仿真平台设计及应用

详细介绍了船舶三自由度运动仿真平台的控制原理及硬件和软件的工程实现，硬件由运动平台和电控系统构成，电控系统是双闭环反馈控制系统，执行机构是伺服电机，输入信号由计算机中控制软件给出，编制不同的控制软件，平台可以仿真实船不同的运动历程，最后介绍了平台在船舶运动预报中的应用。     

防抱制动系统自寻优控制的半物理仿真研究

采用德州仪器的2407A DSP处理器设计了汽车防抱制动系统自寻优控制器。建立了单、双轮汽车防抱制动过程的实时仿真系统，并将自寻优控制器连接到该系统中在多种路面状况下进行半物理仿真，验证了该自寻优控制器的可行性与有效性。     

卫星半物理仿真系统实时接口研究与实现

本文介绍了卫星半物理仿真系统的组成及实时接口方案设计，给出了其硬件设计技术及软件设计技术，提出了采用以太网将各种数据采集计算机及数据处理计算机联在一起的设计方案，并进行了可靠性分析。     

攻击机战斗飞行过程半物理仿真系统总体方案

根据多任务对地攻击机（MTA）的基本作战过程,研究讨论了MTA战斗飞行全过程半物理 仿真系统的总体方案,重点阐述了系统的总体功能结构、主要模块的总体功能及系统研制所需要解决的技术关键问题,为仿真系统的进一步研究与开发及其它类似仿真系统的总体设计提供参考。     

船舶自动识别系统性能半实物仿真方法研究

船舶自动识别系统(Automatic Identify System,AIS)是当今海事管理主要无线监管工具.为全面分析其在复杂地形下的误包特征,设计了一种半实物仿真研究方法,模拟任意场强与干扰特征的AIS信号,采用真实的接收机评估误包率,并使用Okumura-Hata模型建立了场强与距高的对应模型,用于仿真AIS网络实际运行中可能遇到的地形衰减,以及各种常见干扰.使用访方法可以有效寻找出信号衰减的误码特征,验证不同干扰信号的特性.通过深圳AIS信号干扰实例,证明了半实物仿真方法与平台的实用性.该研究方法可以为最终实现AIS设备的硬件设计优化提供平台,并为基站的最佳布置方案提供实验基础.     

基于MATLAB的卫星姿态控制半物理实时仿真平台

介绍了利用MATLAB的实时工具箱RTW和xPC Target，建立包括一台宿主机和两台目标机的卫星姿态控制系统半物理实时仿真平台的方法。系统仿真结果表明实时仿真结果与数学仿真结果基本一致，仿真系统实时性符合要求。该平台不但适用于系统的全数字实时仿真，扩展相应的硬件后还可用于卫星姿态控制系统的半物理实时仿真。     

船舶运动控制硬件在环仿真系统的研究

目前众多学者致力于将当前先进的控制理论应用到船舶运动控制领域,但在实际船舶上验证这些先进的控制算法面临很多困难,为此,设计并实现一套船舶运动控制硬件在环仿真系统。该系统包括船舶运动DSP控制器,船舶运动仿真系统,控制与监测系统三部分,对相关硬件电路和软件设计进行了研究。系统测试结果表明该系统性能良好,为在实验室环境下进行船舶运动控制算法研究和船舶运动控制器开发提供了一个有效的测试平台。

Abstract：

Many scholars devote to applying current advanced control theories to the ship motion control.However,there are many difficulties in verifying the performance of the control theories.In the view of this contradiction,a hardware-in-loop simulation system for ship motion control was designed,which includes ship motion controller based on DSP,ship motion simulation system,and control-monitoring system.The relative design of hardware and software was discussed.The simulation results show that the proposed hardware-in-loop simulation system has satisfactory performance and it can provide an effective test platform for the study of the ship motion control theories and the development of the ship motion controller in the laboratory environment.     

基于知识的分层事件调度混杂系统仿真策略

仿真策略是仿真学研究的核心问题之一。本文针对一类具有决策功能的混杂系统，提出一种基于知识的分层事件调度仿真策略。通过引入专家系统，建立了决策调度和事件调度的分层智能调度模型，克服了离散事件系统仿真策略缺少决策分析和事件处理缺乏层次的局限性。该策略算法设计简单，易于实现，并且已经在宝钢铁水运输仿真系统中得到实际应用，其有效性得到证明。     

船舶运动控制虚拟现实交互式仿真系统

提出并生成一种应用虚拟现实技术,可使仿真过程可视化的船舶运动控制交互式仿真系统。它使研究者可以在实验室环境下更好地研究船舶航向,航迹,减摇等船舶运动控制系统,直接获得系统的动态和静态特性,实现实时跟踪和监控船舶运动控制多种算法的可视化仿真过程。     

一种视频运动仿真方法

为提高计算机虚拟角色的动作自然性与协调性,提出了一种将视频角色动作迁移到虚拟角色以提高运动仿真真实感的方法.该方法将视频角色动作转换为骨骼动作序列;通过动作时间和状态同步将动作迁移到2D虚拟角色上,使两角色动作时间同步且在同一时间动作相同;使用基于曲线式骨骼的图像变形方法平滑变形2D虚拟角色,并使用GPGPU技术加速变形计算.实验证明,该方法可使用虚拟角色仿真视频角色运动,解决虚拟角色的动作生硬等缺陷,适用于基于视频的动画制作和拓扑结构相近的模型之间动作迁移.     

双星定位系统中目标移动性检测与仿真

双星定位系统通过测量两颗相邻卫星相对于地球表面静止辐射源的时差/频差（TDOA/FDOA）来实现定位功能。但是,地面辐射源的移动性影响FDOA,导致该系统定位误差急剧增大。为了检测辐射源的移动性,提出了两种基于时差/频差测量的目标移动性检测算法,即拟合度检验和Rao检验,两者均只需要估计静止假设下目标的位置。比较了两者的检测性能,仿真与分析验证了检测算法的有效性。     

降落伞回收系统平面运动稳定性仿真分析

建立了物伞回收系统固连和铰接时的平面刚体运动简化模型,针对某型号物伞回收系统进行了动力学仿真.分析了物伞初始角度一致和呈剪刀状时的物伞系统运动形态及其稳定性,分析了气动阻尼力矩对物伞系统钟摆运动稳定性的影响,其结论可为降落伞回收系统的运动形态和稳定性分析提供重要参考.     

基于状态流的一类混杂动态系统仿真方法

针对一类使用离散逻辑算法控制连续状态系统的混杂动态系统,应用Simulink仿真中的建模困难和协调连结问题,提出了利用StateFlow模块为离散逻辑系统建模并加入触发机制的解决方案.介绍了StateFlow的建模方法,以鱼雷采用自动调整提前角导引算法的水平面自导仿真为例,详尽叙述了基于StateFlow实现离散逻辑导引算法的具体步骤,建立了鱼雷水平面自导系统Simulink模型,并对整体混杂动态系统进行仿真计算.算例表明,所建立的仿真方法能有效地解决混杂动态系统仿真过程中的同步协调问题,并且简洁高效.     

装配仿真系统中装配运动引导方法研究

针对在交互式装配过程中零件模型如何精确定位问题，提出了一种基于零件装配特征、体素特征信息的装配运动引导方法，介绍了该方法的设计思想，给出了该方法在装配仿真系统中的实现流程。并对特征信息的获取、装配意图自动捕捉、受约束运动的实现、碰撞检测、装配约束的建立等实现该方法的关键技术进行了较为详细的论述。     

多电机共直流母线混杂系统模型及其仿真

在工业生产中,为了节约能源,多台电机共用直流母线的交流传动系统被广泛采用.针对系统复杂难以建模问题,首先构造多电机共直流母线系统的广义模型;然后引入混杂系统理论,建立基于切换系统的电网整流器模型,将离散事件的活动周期图建模方法推广至混杂系统建立多电机子系统的活动周期图模型,从而得到系统整体模型,实验结果验证了所建模型的合理性.该模型为更好的开展多电机共直流母线系统的研究提供仿真平台,为系统方案的设计提供依据.     

连续/离散混合型制造系统的生产过程虚拟仿真建模

离散事件仿真建模被广泛应用于制造系统的设计及运行控制,但是很多制造系统兼有离散系统和连续系统的特点。提出一种将离散事件与连续系统结合起来的仿真建模方法,以支持动态展现这类制造系统的生产过程。该方法的主要思想是,主机内部的机构运动主要采用连续系统进行仿真建模,而主机之间的加工顺序则利用离散系统来构建其仿真模型,然后由统一的仿真管理器管理。论文详细描述了虚拟仿真引擎中的仿真时钟推动机制,并用这一方法建立了面向啤酒灌装生产线生产过程的虚拟仿真模型,说明了这一方法的可行性。