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。     

基于控制变量估计的高超声速再入滑翔目标轨迹预测算法

以高超声速再入滑翔目标为研究对象,在对目标机动控制变量进行建模分析的基础上提出了一种轨迹预测算法。首先,基于动力学建模构建了目标跟踪模型,利用气动参数对目标状态向量进行扩维并推导了对应的运动模型。其次,构造了适用于轨迹预测的目标机动控制变量,在不同机动模式下分析了控制变量的变化规律,基于控制变量设计了对应运动方程以及轨迹预测模型。最后,仿真生成了两条轨迹并对所提算法进行了仿真验证,分析了算法性能。仿真结果表明所提轨迹预测算法能够取得较好的预测效果。     

红外空空导弹制导控制系统动态测试技术研究

提出了一种先进的红外空空导弹制导控制系统动态测试系统的组成、工作原理及测试方法,对于导弹动态测试过程中所采用的实时分布式仿真技术、SBS高速光纤反射内存技术以及仿真软件设计技术等关键技术内容进行了剖析,对于动态测试技术所能达到的导弹控制部件实物/数字实时半实物多重组合动态仿真技术进行了阐述。系统使用情况表明,该测试环境及动态测试技术可以明显提高导弹制导控制系统的研制手段及测试水平。     

自动导引车系统的有色时延PN-有向图建模

基于有色时延Petri网理论、有向图理论、PN的合成和简化技术,结合烟草行业的卷接包车间为典型实例对自动导引车系统(AGVS)进行分析,构造了AGVS的有色时延Petri网-有向图模型,包括适合于仿真软件开发的AGVS有色时延Petri网模型,适合于路径优化研究的AGVS有向图模型和从有向图模型得到有色时延Petri网模型的转换算法。利用该模型成功的开发了AGVS仿真软件系统AGVSim。     

一类动态多尺度系统的模型和估计算法

多传感器信息融合是信息学科的重要研究方向,本文的目的就是对分布在多个尺度上的传感器信息进行融合。本文针对一类动态多尺度系统,在国内外相关研究的基础上,提出一种新的动态多尺度系统建模方法。该模型满足标准卡尔曼滤波条件,给出了基于Haar小波的实现方法,基于此可以获得各个尺度上目标状态线性最小方差意义下的最优估计值。仿真结果令人满意,最细尺度上用本文方法进行估计优于直接进行卡尔曼滤波的效果。     

航空升压式空气循环制冷组件动态特性的仿真研究

详细描述了航空升压式空气循环制冷组件的工作原理。建立了该组件中压气机、涡轮、转轴以及中间冷却器的非线性动态模型。根据部件动态特性的不同时间尺度,分别考虑气体的压力、温度以及转轴转速随时间的变化过程。在MATLAB/SIMULINK系统仿真环境下,采用模块化的建模思想开发了该组件的动态仿真工具箱。以某型飞机环境控制系统的升压式空气循环制冷空气循环制冷组件为例,进行了仿真计算并给出系统的稳态结果和动态过程分析。     

功耗限制下高频功率变压器动态模型的研究

当采用计算机仿真进行开关电源设计时,变压器模型的精度对仿真结果的影响是非常大的;尤其当开关频率较高时,现有磁性器件模型因无法描述绕组的趋肤效应、磁芯材料的非线性等,而使得仿真精度急剧下降。本文提出了一种功耗限制下的动态变压器模型,在仿真运行期间其参数可根据工作温度的变化由软件动态调整,使得该模型能够很好地描述在不同工作温度下物理器件的特性,具有良好的精度。同时利用该模型可在仿真中得到变压器的功率损耗大小和温度变化曲线。     

基于时间窗的SVDBN近似推理算法研究

变结构动态贝叶斯网络(SVDBN)在处理非稳态过程的不确定问题具有其独特的优越性。为克服SVDBN推理算法不能实现在线推理的缺陷,在引入SVDBN的时间窗和时间窗宽度概念基础上,阐述了基于时间窗的SVDBN在线近似推理机制,提出了2种在线近似推理算法,即基于时间窗的变结构离散动态贝叶斯网络(SVDDBN)递推推理算法和基于时间窗的SVDDBN快速推理算法。通过仿真实验验证了这2种算法的有效性,并从复杂度、适用范围及更新时间等方面进行了比较。     

作战仿真模型组合流程动态可编辑方法研究

针对作战仿真系统灵活性差、交互性低、可操作性难等问题,结合国内外仿真系统设计模式现状,在深入研究作战模型动态组合技术、作战模型动态编辑技术和可视化编程技术的基础上,提出了一种基于脚本语言的支持可视化编程、模型组合可动态修改的作战模型仿真技术,在模型设计上采用面向接口与切面设计方式,从而实现灵活高效作战行为建模与仿真。通过舰艇平台仿真系统开展攻防对抗作战仿真,对方法的可行性与有效性进行了验证。试验结果表明,该方法提高了作战仿真开发效率与灵活性,具有较好的应用前景。     

考虑避灾心理和灾害影响的疏散仿真方法

在在灾害发生时,安全高效的疏散人群是提高公共安全的重要保障。因此有效可行的疏散仿真方法具有深刻的理论和现实意义。当前主流方法较少考虑与疏散相关的灾害动态演化,为此提出了DERR(Dynamic Evacuation Route Replanning Based on Psychology)方法。DERR方法围绕人群的避灾心理参数进行相关研究,利用A*寻路算法,实时根据灾害区的变化对人群的疏散路径重新规划和优化,以达到更加安全疏散的目的。通过仿真实验展示了本方法在灾害演化下的疏散模拟过程,同时心理避灾参数的加入也使得仿真结果更加贴合现实。