面向MBSE的飞行器多学科模型集成仿真技术研究

飞行器等复杂产品涉及的专业学科众多,学科建模软件各不相同,导致MBSE在实施过程中建立的系统架构模型难以驱动不同学科软件建立的多源异构模型,不能以仿真方式验证系统模型。针对上述问题,梳理了多学科模型的集成仿真方法的优缺点,并以无控火箭试验弹为例,提出采用FMI标准将各学科模型进行标准化封装,并在GCAir软件中进行集成和仿真验证,实现了多学科模型与系统仿真架构的一体化集成和仿真验证,解决了不同学科之间模型交互障碍,提高了复杂产品系统仿真验证效率。

基于遗传算法的“货到人”拣选系统订单分批优化

针对物流仓库“货到人”拣选系统中的拣货员拣选次数过多和拣货效率低的问题,提出一种基于遗传算法的订单分批优化策略,使大量多元化和零散化的订单得到高效分批并减少物料箱出库频率和拣货次数。首先建立以所有订单拣货总次数最小为目标的订单分批优化模型。其次,以标准遗传算法为基础改进遗传算法的交叉策略,验证相比于不使用遗传算法的情况下,使用本文的遗传算法优化策略的高效性。最后,为了找出更优异的优化策略,对改进的三种交叉策略进行对比实验,发现随着物料种类增多时,文中改进的第一种交叉策略拣选次数比其他两种少。仿真实验结果表明,该订单分批优化策略提高了系统的拣选效率,证明了此遗传算法解决订单分批问题的有效性。

近十年我国高校虚拟仿真实验教学研究发展述评

自从2013年教育部开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作以来,近十年我国高校在虚拟仿真实验领域产生了大量的研究新进展与应用新成效。采用CiteSpace软件分析CNKI数据库中2014~2023年的高校虚拟仿真实验或虚拟现实实验文献集合,挖掘了该领域研究的核心单位、作者与发文期刊;分析了高被引文献的特征。同时,基于关键词共现关系聚类,阐释了虚拟仿真实验研究的主要类别、发展历程和前沿领域,进而探讨了虚拟仿真实验教学的技术层次、覆盖学科、开发软硬件和发展趋势。研究得出,标准化、网络化共享平台和混合现实技术,是推动虚拟仿真实验新发展的重要技术途径。

基于Unity3D的草坪毯修补机器人半物理仿真系统

机电一体化纺织机械的研发普遍存在现场调试工作量大、周期长及成本高等问题,针对目前主流仿真软件存在的三维展示效果差,或实时性不足,或无法连接机械电子软件进行综合仿真等缺点,研究设计了一套半物理仿真系统。基于Unity3D虚拟现实引擎搭建了仿真平台,以仿真电路板为载体,实现了虚拟机械与控制系统间数据的实时交互;以草坪毯自动修补机器人为仿真对象,证明该半物理仿真系统具有较好的实时性及三维展示效果;通过输出修补机器人关键结构的运动时序图、空间轨迹图,验证了修补机器人机电系统的工艺仿真可行性,可替代部分现场调试工作,减少工作量、缩短研发周期、节约成本,提高设备的研发效率。

基于Levant微分器的磁浮球控制算法研究

针对永磁电磁混合悬浮系统控制中因信号突变和噪声干扰引起的控制效果不理想等问题,提出一种改进型Levant微分器和PID相结合的控制方法(improve Levant-PID,ILevant-PID)。融合PID控制适应性强和Levant微分器对输入噪声的鲁棒特性优势,解决系统输出抖振问题,利用模拟退火-粒子群优化解决ILevant-PID控制器参数多、关联性强等制约问题。仿真实验表明:与传统PID控制方法相比,ILevant-PID控制方法在阶跃输入下,启动更为平缓,调节时间减小了41.19%,超调量减小了40.36%。ILevant-PID控制器在阶跃输入时有无噪声条件下的稳态误差分别为±0.37 mm及±0.23 mm,相对于PID降低了87%以上。在跟踪方波输入时,ILevant-PID可实现PID无法对8 mm给定信号无超调跟踪,较好地改善PEMS(permanent magnet electro magnetic hybrid suspension)系统控制性能。

复杂设备多领域仿真和验证协同系统设计

为实现复杂设备的高效研发,基于某公司的仿真流程与仿真数据管理平台SDM产品建设一套系统来管理复杂设备的设计、仿真及验证过程。系统包含了对仿真工具的封装集成,对研发任务的管理与执行,对仿真数据的组织与管理,对仿真知识的管理及共享。通过系统管理方式与现有的以人工处理为主的设计、仿真和验证工作方式对比,使用系统集成方式效率可大幅度提高,系统的使用提高了复杂设备的设计、仿真和验证效率,积累沉淀了复杂设备的设计成果。

基于非理性博弈的舆情传播仿真建模研究

随着社交网络的不断发展,借助社交网络进行传播的舆情信息的威胁越来越大.本文利用博弈论的方法研究了舆情信息的传播机制,从理性博弈和非理性博弈的角度出发对个体与邻居的交互行为进行建模.随后以目前较为成熟的传染病模型为基础,通过引入传播学中的社会威慑因素来构建基于非理性博弈的舆情传播模型,以实现适应舆情传播研究的仿真系统,继而将基于非理性博弈的舆情传播模型在无标度网络和小世界网络上的动力学特征进行理论分析.在仿真环境中对非理性博弈的舆情传播模型进行实验,分析模型参数、网络密度和舆情传播源对舆情传播的影响,其结果符合理论分析结果.最后对无标度网络上舆情传播的控制策略进行了研究,包括:社会威慑方法、目标免疫方法和正面消息方法,为社交网络上的政策制定提供了理论基础.

基于云原生架构的作战体系仿真试验平台研究

作战体系仿真试验平台是作战体系仿真试验的重要支撑,包括数字仿真、半实物仿真、实兵实装武器仿真。基于先进分布式仿真技术体系已经逐渐不能满足日益增长的作战体系仿真试验需求,而基于云原生架构的体系仿真试验平台因其天然具备的高可用,跨域分布式,广域互联等特性,能够适应作战体系仿真试验的各类变化的场景和需求,因此亟待构建基于云原生架构的作战体系试验平台。

支持力反馈的肝脏外科虚拟手术仿真系统

介绍一个用于外科手术的肝脏虚拟手术仿真系统。该系统基于SensAble公司的PHANTOM力反馈设备,利用虚拟现实技术实现肝脏手术过程中有关肝脏及其内部组织的多种手术操作,提供真实的视觉反馈和力反馈,其有良好的实时性。为虚拟现实技术在手术仿真中的实用化探索出一条可行的道路。

超空泡水下航行器空间运动建模与弹道仿真

在包含超空泡"时间延迟"效应的基础上,建立了超空泡水下航行器空间运动模型。模型中体现了机动条件下空泡中轴线相对航行器中轴线的偏移产生的流体动力及力矩。为考察该模型在强机动条件下的准确性,进行了弹道仿真分析。结果表明所建立的模型能够描述航行器机动运动的特性;同时表明在实施极限操舵模式时,舵角极限量是影响姿态角对舵角振荡特性的关键因素。该结论对超空泡水下航行器控制技术研究具有重要意义。

基于面向对象Petri网的供应链运作建模

采用了面向对象的Petri网(object-oriented Petri net,OPN)的方法来分析网络化制造环境下的供应链运作,这种方法采用计算机集成制造开放系统(CIMOS)的规则来模拟制造供应链的业务流程.通过这种模式下的供应链运作描述,以网络化制造技术中心为支持,提出供应链运作模式;构建各参与对象OPN模型,获得系统P不变量,在此基础上分析系统的性能如死锁、溢出以及冲突等.以制造商为例的OCN的关联矩阵和P不变量分析,证明构建的模型具有良好的性能.

潜艇与智能无人水下航行器协同系统控制体系及决策研究

无人作战是未来战争发展的必然趋势,然而,当下无人水下航行器(UUV)的智能水平有限,造成UUV编队在水下网络中心战(UWNCW)中的应用具有局限性。针对以上问题,将人的智能引入智能UUV编队,形成一种潜艇与智能UUV结合的协同系统,分析了系统的优点及复杂性,并对系统的控制体系结构及决策问题等关键技术进行了研究。对系统在突发威胁情况下的航迹规划过程进行了仿真,仿真结果表明潜艇与智能UUV协同系统能够有效地实现避障并能躲避突发威胁,提升了整个系统的应急能力。

基于EEMD和ICA的语音去噪方法

语音去噪技术是语音识别系统走向实用化的一个关键性难题.针对语音信号为非平稳信号的特点,提出了一种基于EEMD和ICA相结合的语音去噪方法,首先利用集合经验模态分解(EEMD)算法将含噪语音信号分解为若干个独立的固有模态函数(IMF),消除了经验模态分解(EMD)算法处理语音信号时产生的模态混迭现象;然后将固有模态函数通过改进的独立分量分析(ICA)算法分离出若干个有效的语音信号分量;最后对其进行语音重构,从而达到消除噪声干扰的目的.实验结果表明,该方法在输入信噪比为-10dB的汽车噪声条件下,可以将语音信号的信噪比提高到2.741 2 dB.

基于Monte Carlo多重仿真的费用与进度联合置信估计

采用独立估计的方法不能同时获得高置信百分位的费用估计与进度估计,实际项目执行的费用风险或进度风险很高。费用与进度的联合置信估计是指费用置信百分位点估计和进度置信百分位点估计的联合估计。采用MonteCarlo多重仿真技术、回归分析与统计方法相结合的综合方法,在费用(进度)置信百分位估计的条件下,建立进度(费用)估计与相应的估计置信百分位之间的回归模型,由此获得费用(进度)置信百分位估计条件下的进度(费用)的置信百分位估计。

基于VRML与Java3D的交互式虚拟物流系统

为实现虚拟物流系统的实时交互,研究Java3D与VRML的结合方法。通过3D软件建立物流设备图,由VrmlPad导入文件并进行优化,再由Loader接口将VRML造型文件导入到Java3D场景中。借助数据库和Java语言的事件处理器模型以及Java3D的Behavior类,实现人机交互、虚拟漫游以及虚拟场景动西与库存的双向驱动。通过虚拟物流系统实例验证了该方案的有效性。

基于VHDL的故障注入技术

对基于VHDL的故障注入技术进行研究,阐述基于仿真命令、"破坏"和"突变"的故障注入技术原理,以8051处理器为注入对象,实现3种故障注入技术。对3种技术的特性进行比较分析。对于仿真命令方式,研究信号操作和变量操作2种方式,针对变量操作方式提出可行的实现方法。对于"破坏"方式,通过对"串行破坏"和"并行破坏"的分析比较,证明前者更具实用价值。对于"突变"方式,介绍不同的实现方法,提出优化的设计方案。

某型飞机起落架运动的SIMULINK仿真

针对某型飞机起落架的运动,建立速度和加速度运动模型,利用动态仿真软件MATLAB/SIMULINK进行运动学仿真,得到各构件运动的速度和加速度的仿真曲线,为起落架的设计及飞机的加改装提供必要的依据。仿真曲线与起落架的实际的运动相一致,表明模型的正确性。与传统方法相比,该方法大大简化建模过程,且所建模型易于修改、扩充,仿真结果直观,便于分析处理。

全数字飞行仿真平台的设计与实现

为便于对飞行器建模和控制等理论技术进行演示和验证,采用软件工程的概念设计并实现了一种通用的研究型可视化飞行仿真平台.首先,基于面向对象的思想设计了仿真平台的总体结构和各个主要功能模块,建立了飞行器运动/动力和飞行控制模块的数学模型,并为其设计了模式化的接口,使平台可适用于多飞行器多控制策略下的飞行仿真.为获得较高的仿真真实度,建立了风切变、紊流的飞行干扰模型.然后,在各模块设计的基础上,基于.Net框架和Direct3D绘图编程接口实现了飞行仿真平台.最后,在PID飞控规律下,通过跟踪矩形航迹进行仿真实验.结果表明,该平台具有良好的可操纵性和逼真度,实时输出的飞行参数较为准确、全面,符合预期.

一类C^3I系统仿真试验床的设计

研究了一类C3I (command,control,communication,and information)系统的构建问题。介 绍了目前较为通用的顶层设计原则和设计方法。在搭建的一类C3I系统平台上,研究了系统的飞行器模拟器节 点的特点及其功能。最后给出了仿真实例曲线图。

基于短时能零积和鉴别信息的语音端点检测

为了提高低信噪比下语音端点检测的准确率,提出了一种新型的语音端点检测算法.该算法利用短时能零积法和鉴别信息的互补优势,一边降噪一边端点检测,而且对于被判为噪声的帧利用基于子带能量鉴别信息方法来进行二次复检,根据鉴别信息来更新噪声能量门限,从而能更准确地跟踪噪声的能量变化.实验结果表明,该方法在信噪比变化比较剧烈的情况下仍然能够准确地进行端点检测,对语音信号的后续处理起到了很好的作用.