面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法

信息物理系统(cyber-physical system, CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系,传统的建模与仿真方法难以满足其应用需求。因此,提出面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法,通过随机有限集对CPS中的物理实体和传感器进行数据驱动建模,并使用基于贝叶斯推理的预测与校正过程支持数据驱动的仿真模型运行。该方法能够很好地实现数字孪生机制下虚实结合的仿真运行,并实现数据驱动的CPS仿真模型解算,通过以实利虚的方式有效提高了仿真结果的准确性和可信性。最后,通过水面舰艇作战应用案例,验证了该方法的可行性和有效性。     

一种海面后向散射特性实时仿真的统计模型

提出了一种用于海面后向散射特性实时仿真的三参数模型,导出了分别符合Weibull分布、Log-ormal分布和K-分布等三种统计模型的海杂波生成函数,并讨论了各函数中参数的拟合优化方法.该模型的输出特性既满足实测海面后向散射系数数据的均值和标准偏差,同时又反映出给定的概率密度统计特性,可用于各种仿真系统中的海杂波实时仿真.     

柴油机冷启动HC在LTA沸石中吸附的分子模拟

为了对柴油机冷启动过程产生的碳氢化合物(HC)进行吸附处理,需要对冷启动过程中的HC吸附过程进行研究.以乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)为探针分子,利用巨正则蒙特卡罗法(GCMC)对LTA型分子筛的HC吸附性能进行分子模拟研究,获得特定温度下的纯组分和混合组分吸附等温线以及吸附粒子云分布.研究结果表明:在柴油机冷启动条件下,C3H6和C2H4在LTA型分子筛上的吸附量显示出类似的趋势,均随着压力的升高而增加,随着温度的升高而减少；当二者同时存在时会发生了竞争行为,C2H4受到的影响比C3H6要大,LTA型分子筛对C3H6的吸附效果要好于对C2H4的吸附效果；C3H6在LTA型分子筛的α笼和β笼中均有分布,而C2H4在LTA型分子筛中的分布主要集中在分子筛的α笼中,只有少量分布在分子筛的β笼中.     

城市地铁施工沉降的数值模拟研究

地下工程施工,会引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移,从而影响到隧道和地表建筑物的正常使用和安全运营。以某一地铁施工为依托,运用PLAXIS有限元软件对施工进行动态开挖模拟,分析其沉降因素,正确估计特定地区可能发生的地面变形沉降,将模拟结果与现场监测的资料进行了对比分析,模拟结果可信度高。该研究对城市地铁隧道工程的设计与施工具有重要的指导意义。     

Atomic packing and short-to-medium range order evolution of Zr-Pd metallic glass

A larger-scale Zr₇₀Pd₃₀ alloy system has been simulated using molecular dynamics (MD) to investigate structure evolution in Zr₇₀Pd₃₀ metallic glass. The simulated pair distribution function of Zr₇₀Pd₃₀ metallic glass agrees well with the experimental results. Voronoi polyhedron analysis indicates that the icosahedra are not randomly distributed in space, but form characteristic intercrossed icosahedral clusters with medium-range order. Intercrossed icosahedral clusters are the dominant local configurations in Zr₇₀Pd₃₀ metallic glass and probably cause the quasicrystalline phase discovered in Zr₇₀Pd₃₀ metallic glass.     

Lindblad型开放量子系统最优控制

对于伴随着松弛和耗散的Lindblad型开放量子系统,采用基于Liouville超算符变换的方法,将开放量子系统的动力学微分方程的矩阵表达形式转化成向量表达以简化微分方程的求解。以系统被控状态到达目标状态的期望值为性能指标,对变换后的开放量子系统进行最优控制律的设计,以达到状态转移的目的。在MATLAB环境下以2能级开放量子系统为例进行了系统仿真实验。对控制参数的变化对系统的布居数转移概率及其控制时间的影响进行了对比实验,并对实验结果进行了对比分析。

Abstract：

In order to solve the state of an open quantum system with relaxation and dissipation,the dynamical equation of the system in matrix was transformed into vector form in Liouville space. Taking the expectation value for the state under control reaching the target state as performance indicators,an optimal control function was derived for the system transformed. The control a 2-level open quantum system was simulated on in MATLAB. The influence to population transfer probability and control time caused by changing of parameters were analysed contrastively.     

基于频散特性的杆中超声波传播仿真

针对超声实时在线检测中缓冲杆应用的局限性,以无限长杆的频散特性为理论基础,利用有限长杆的端面边界条件,分别以应力关系和应变关系为系统函数,建立了超声波在有限长杆中传播的系统模型。通过在杆端面施加激励,借助系统传输模型,获取回波信号,并与实验进行对比,验证该方法的正确性。同时得出了超声波在有限长杆中传播产生的多次回波的重复周期与杆半径之间成正比的关系。     

间歇生产过程优化控制的分布式仿真平台

间歇生产过程具有时变性、过程不可逆、模型不精确等特点，采用传统的控制方法很难满足市场的需求，如何检验先进智能优化控制算法在间歇生产过程中的实际应用效果是有待深入研究的课题。结合MATLAB强大的运算能力和WINCC开放的人机界面数据处理功能，枸建出间歇生产过程分布式优化控制仿真平台，并将OPC技术应用于该平台的数据实时通讯过程中。通过在该平台上加载先进的控制算法，实现对间歇生产过程的控制和仿真，为先进智能优化控制算法的研究提供了逼真的试验环境。