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。

多能互补微网系统仿真及经济性评价

为研究多能互补微网系统经济性,建立多能互补微网系统运营仿真模型。模型基于AnyLogic平台,综合利用流程仿真和多智能体仿真技术,动态模拟微网运行过程并对运营中可能出现的设备故障、维护、更新、技术进步等情景进行细致刻画。通过输入风速、光照、用户负荷等数据,模型可动态显示微网20年运行情况。运行结果包括系统年度数据和经济性评价数据,如项目净现值、社会效益、各项设备利用率、能源短缺率、微网系统弃电率等。在北方某地的算例中,仿真结果显示项目可以获得良好的经济性;存在技术进步的情况下,系统效率进一步提升,可获得更高净现值。

面向大规模地理空间仿真的并行多智能体模型

针对大规模复杂多智能体仿真模型计算性能的问题,构建了一种基于分解-映射智能体任务调度方法的仿真模型。以草原生态政策驱动多智能体模型为例,分别进行1、50、100、500次任务的并行实验,预测不同任务数量下气候因素、出入栏率、综合效益等影响因子的演变过程及模拟消耗时间规律。实验结果证明该并行计算方法可以与多智能体模型完全兼容,极大的提高了大规模地理空间模型的仿真效率,对大规模复杂系统的研究具有重要的参考意义。

中央环保督察下的企业污染监管三方演化博弈与仿真分析

中央环保督察是加强地方政府落实环境保护主体责任的重要措施,征收环境保护税以及制定环保专项资金管理办法是促使企业减少排放的有力手段。基于演化博弈理论,构建中央环保督察组、地方政府和排污企业参与的三方演化博弈模型,分析博弈策略演化路径。以环保督察试点省份河北省为案例,通过数值仿真分析博弈主体之间的策略演化过程,以及环保税收优惠率、企业获得的环保专项补助资金金额以及环保专项资金收回比例对博弈系统演化的影响。三方博弈存在若干演化结果,数值仿真后的初始博弈均衡结果为环保督察组监管、地方政府严格监管以及排污企业不减排。通过博弈均衡点移动分析可知:采取环保专项资金收回策略,并将收回比例提高到阈值以上可以促成环保督察组监管、地方政府严格监管以及排污企业减排的最优策略;增加企业获得的环保专项补助资金有助于企业向实施减排的策略方向演化。通过对约束变量的敏感性分析发现,降低企业减排的额外成本、给予企业环保税收优惠以及提高企业减排后的收益也可以促使博弈初始结果向最优策略转变。

考虑个体恐慌与人群混乱的社会小群体疏散模型

为揭示社会小群体搜寻同伴行为对疏散过程的影响,针对社会小群体的行为特点定义了2种不同的搜寻策略,并且基于性格模型定义个体恐慌情绪的计算方法,同时引入熵理论定量表征疏散个体对周围人群混乱程度的感知,建立了一个考虑个体恐慌与人群混乱的社会小群体疏散模型。仿真结果表明,小群体搜寻行为与小群体数量以及搜寻策略有关,并且会加剧恐慌和人群混乱程度,进而影响疏散效率。

储气库地面工程在线仿真技术

储气库地面工程在线仿真是实现储气库生产运行流程预测、安全预警、辅助判断及优化控制的核心技术,目前,国内外对储气库在线仿真技术的研究与实践较少。通过对储气库地面工程在线仿真需求进行分析,明确储气库在线仿真的用户需求和功能需求,形成包括储气库地面工程在线仿真系统软件架构、开发架构、工作流和数据流的设计方案;采用三层架构体系和C/S(客户端/服务器)软件架构,结合基于HYSYS软件的储气库地面工程在线工艺计算模型、在线数据采集和处理技术、工艺计算模型与仿真数据库数据交互技术,开发了储气库地面工程在线仿真系统,并将其应用于某储气库采气流程,对在线仿真技术的适用性和可行性进行验证。对比在线仿真模拟结果与生产数据可知,所建在线仿真系统工艺参数计算精度满足生产需求。研究成果可为储气库智能化实践提供技术支撑。

焊接工艺参数优化对焊缝收缩量影响研究

文中借助焊接仿真和试验相结合的手段,分别设计焊接工艺参数的单因子和正交试验设计方案,以焊接收缩量为评价指标,对X80钢对接接头的焊接工艺参数进行仿真分析和试验数据分析,获得了对接接头生产中优先选用的焊接工艺参数。结果表明,打底焊和盖面焊引起焊缝收缩量趋势一致,打底焊相对盖面焊对焊缝收缩量影响较大,同时打底焊影响焊缝收缩量主要是上翘变形;影响X80管线钢对接接头的主次因素为焊接速度、组焊间隙、焊接电流、层间温度。当组焊间隙1 mm、层间温度600℃、焊接速度8 mm/s、焊接电流240 A,对应的焊缝上翘收缩量最小,建议生产中优先选择该工艺参数,可有效降低焊后矫形难度,缩短生产周期。

基于仿真平台的核生化环境仿真系统研究

核生化环境是重要的战场环境,核生化环境仿真是战场环境仿真的重要内容。提出了战场环境仿真系统的概念、结构和要素,重点对核生化环境仿真系统的概念、组成、关键技术和实现方法进行了研究。基于分布式仿真平台,对仿真模型和作战想定进行设计,并实现了核生化环境仿真系统。系统可为联合作战仿真试验、模拟训练、体系论证和效能评估提供核生化环境服务。

基于二分网络的长期推荐

目前在基于二分网络的推荐算法研究中,关注更多的是推荐的短期性能,而在现实生活中,对每一个用户的推荐是一个长期的过程,在线网络会随着时间的推移而发展,并且用户在购物时往往有求新的消费心理,因此长期推荐的多样性也需要更多的关注。针对这些问题,将短期推荐中表现良好的经典算法应用到长期推荐中,发现长期的推荐多样性和准确性逐渐变差;为了改善长期推荐的表现,设计了一个融合时间因子的推荐算法,并将其应用到长期推荐中;实验结果表明,提出的算法在不损失推荐准确性的前提下,显著提高了长期推荐的多样性。

图腾柱PFC无静差二次型最优PID控制仿真分析

计算方法以及计算机技术的发展促进了现代控制理论的工程化。本文采用无静差二次型最优调节器(LQR)优化PID控制参数选取方法,设计了图腾柱功率因数校正器(PFC)二次型最优PID控制算法。在给出双闭环LQR优化PID控制原理后,建立了状态空间平均模型,采用MATLAB的LQR函数设计了BOOSTDC-DC变换器的双闭环PID控制算法,进而采用相同的双闭环PID控制参数设计了对等电气条件下图腾柱PFC二次型最优PID控制参数,搭建了MATLAB/Simulink仿真电路,分析结果反映了图腾柱PFC二次型最优PID控制参数优化方法是可行的。

汽车生产车间柔性高效立体库研究

以有轨制导车辆(RGV)与升降机组合的柔性高效立体库为研究对象,为解决传统高速堆垛机立体库不能满足60辆/h大节拍问题,本立体库在水平面内采用RGV输送,在垂直方向采用升降机输送。利用CAD软件规划设计立体库方案二维平面图,Catia软件设计对应立体库的三维模型,通过Plant Simulation软件仿真验证方案是否满足大节拍产能,通过成本核算对比与传统堆垛机立体库的投资经济性。最终得出此柔性高效立体库是满足60辆/h大节拍产能并且成本也比传统立体库低,具有广泛的应用前景。

天基信息支援装备体系作战效能评估方法研究

天基信息支援装备体系的作战效能评估已经成为军事领域的研究热点,如何有效地处理天基信息支援装备体系作战效能的非线性、对抗性等问题俨然成为了发展天基信息支援装备体系至关重要的问题。提出了一种基于系统动力学(system dynamics,SD)模型的天基信息支援装备体系作战效能评估方法。采用SD流率基本入树建模法建立7个子系统的基本入树模型,形成天基信息支援装备体系作战效能评估的SD模型,对天基信息支援装备体系的作战效能进行了定义。仿真试验结果表明:该方法能够对天基信息支援装备体系进行有效的作战效能评估,可以发挥装备体系科学论证的支撑作用。

医疗众筹项目要不要炒作?负面口碑传播视角下医疗众筹项目炒作行为研究

医疗众筹已经成为普通民众难以负担医疗费用时的重要筹款来源,但“罗尔事件”(即炒作行为)引起网民对医疗众筹的广泛质疑。鉴于负面口碑在罗尔事件舆论反转中的重要作用,基于贝叶斯学习机制建立了扩散仿真模型,模拟了网民基于正负口碑调整对医疗众筹项目看法的动态过程,研究了炒作行为及相关因素对筹款人收益的影响。研究发现:炒作行为能够给求助者带来短期收益,但很有可能降低其长期收益;炒作长期/短期收益受相关因素影响,如项目真实性、先验印象、易感性以及网络结构。具体而言,项目真实性和先验印象正向影响炒作短期收益而负向影响炒作长期收益;易感性负向影响短期收益,但对炒作长期收益的影响因网络结构不同而异。

炉排垃圾焚烧炉燃烧系统仿真研究

针对炉排垃圾焚烧炉燃烧系统仿真模型既要适用机组全工况运行过程,又要满足仿真培训实时性的要求,在建模过程中采用分段方法将炉排分成三部分,分别为干燥段、燃烧段与燃尽段,在此基础上对完成进一步划分,建立一套适用于每个子段的质量、能量、燃烧等相关数学模型,最后再在Power Builder仿真建模平台上建立了垃圾炉燃烧系统仿真模型。仿真结果表明,所建立的燃烧仿真模型保证了动态仿真计算的连续性,有效模拟垃圾焚烧炉的运行过程,满足垃圾焚烧发电机组培训的需求,并为垃圾焚烧炉的性能预测与设计提供技术支撑。