投稿须知

《系统仿真技术》只发表原创稿件,并拒绝一稿多投。来稿要求论点明确,数据可靠,条理清晰,文字精练。为保证期刊的学术和技术水平,保证杂志质量,所有来稿均需至少2名以上专家审核,审核结果在2个月内通知作者。编辑部收到新投稿后会给作者发出收稿通知,告知文章序号及收取审稿费等事宜,收到审稿费后方可送审。稿件一经发表,酌致稿酬,并赠送第一作者刊物2册。

面向卫星常规测控任务的地面站资源调度

卫星测控任务的地面站资源调度问题是在特定的时间和约束条件下,根据卫星的常规任务要求,为卫星分配相应的地面站资源,从而得到能够满足卫星任务要求的资源分配和调度方案。基于实际应用,分析卫星测控任务的调度问题,考虑资源调度过程中涉及的卫星时间约束和资源约束,建立卫星测控任务中地面站资源调度的数学模型。设计2个阶段遗传算法,第一阶段选择卫星执行任务的圈数,第二阶段选择任务弧段,逐步减小搜索的解空间。仿真研究结果表明,2个阶段遗传算法能够较好地解决多卫星多约束的测控资源调度问题。

一阶系统模型参考自适应辨识及位置控制

针对新建系统或负载变化导致的模型参数不确定问题,对交流伺服系统进行研究,提出模型参考自适应辨识(model reference adaptive identification,MRAI)算法,对一阶系统模型参数进行在线辨识。首先对一阶系统进行数学模型构建,然后根据李雅普诺夫(Lyapunov)稳定理论选择参考模型,并设计自适应控制律,在此基础上对一阶系统进行模型参数在线辨识。当参数收敛后,根据系统要求的自然频率和阻尼比,在线设计位置控制器参数,并进行跟踪定位控制。仿真和实验结果表明,模型参考自适应在线辨识算法能快速精准地辨识出系统模型参数,通过在线设计控制器参数实现了对参考信号的快速跟踪。

F-35平尾喷流效应和机动性

本研究主要探讨F-35的平尾喷流效应。根据公开数据,在不高估性能的前提下,建立F-35的动力学模型并进行仿真,将仿真结果与F-35的飞行测试记录进行比较,并且和其他高机动性机型进行比较。仿真结果表明,仿真与飞行测试记录吻合,喷流效应对F-35机动性有较为明显的提升。

X语言、方法及工具——支持MBSE的新一代一体化建模仿真技术体系

在当前基于模型的系统工程(MBSE)实践中,基于现有的建模语言、方法与工具,仍难以实现系统设计与仿真验证之间真正的闭环,因此无法完整体现MBSE的全部价值。针对这一问题,本研究较为系统地介绍了新一代建模仿真语言——X语言及其技术体系,具体包括混合系统建模框架——XDEVS,X语言架构及基本要素,X语言支持下基于建模仿真的系统工程方法论——X-SEM,以及面向X语言的建模仿真软件——XLab。基于X语言技术体系可以实现全系统统一建模和一体化仿真验证。最后用一个案例展示了基于X语言及其工具并遵循X-SEM方法论的系统开发过程。

基于迭代自适应的短孔径逆合成孔径雷达成像方法

针对合成孔径时间短、逆合成孔径雷达数据成像质量差的问题,本研究提出一种基于迭代自适应恢复缺失数据(missing-data iterative adaptive processing approach,MIAA)的短孔径数据的逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)超分辨率成像方法。该方法利用MIAA对ISAR回波数据的方位向进行扩展,从而增加数据的方位向长度,提高成像质量。仿真和实测均表明该方法能够有效扩展回波数据的方位向长度,提高短孔径条件下的成像质量。

154T电动轮自卸车传动系统仿真研究

针对154T电动轮自卸车传动系统研发周期长、成本高、风险大等问题,提出基于Matlab/Simulink软件构建154T电动轮自卸车电传动恒功控制仿真系统,以矿用自卸车的实际运行工况作为仿真参数输入,对电动轮自卸车的柴电系统与电传动系统整机进行联合仿真。仿真结果表明,本研究所构建的系统能够获得整机状态运行数据,为电动轮自卸车电传动系统控制算法改进、电机参数优化提供依据,缩短研发周期,降低研发成本及风险。

基于统计过程控制的硅转接板良率优化系统设计

针对2.5D封装用硅通孔(through silicon via,TSV)硅转接基板批量化生产过程中缺乏可靠性评价与优化技术的问题,提出基于统计过程控制(statistical process control,SPC)的评估控制系统,实现在线工艺状态监控及评价,设计硅转接板测试用工艺控制检测(process control monitor,PCM)结构,阐述自动光学检测(automated optical inspection,AOI)中常见的缺陷对系统可靠性的影响。提出的SPC系统对硅转接板批量化生产良率提升具有重要意义。

基于卷积神经网络的混凝土结构缺陷检测方法

受环境及载荷影响,混凝土经常会出现结构缺陷,影响其结构的稳定性及完整性。传统的混凝土结构缺陷采用人工检测,但效率低且劳动密集。为实现对混凝土结构缺陷的智能化检测,本研究提出一种基于YOLOv7深度学习算法的检测方法。首先建立混凝土结构缺陷数据集,通过图像处理方式扩充数据集,并对混凝土结构缺陷进行标注;然后选用YOLOv7算法对混凝土结构缺陷进行检测,对算法进行优化和改进;最后搭建基于深度学习的试验平台,使用训练完成的算法对缺陷图像进行检测。试验结果表明,本研究模型能够检测出全部的混凝土结构缺陷,对于淋雨、覆盖灰尘等条件下的混凝土结构缺陷都能有比较好的检测能力。

基于发电集群协同划分的分布式光伏发电并网功率调节方法

分布式光伏发电并网的平稳运行至关重要。为了降低功率波动对电网频率的影响,本研究基于发电集群协同划分,设计分布式光伏发电并网功率调节方法。首先,在构建分布式光伏发电模型的基础上,分析其发电输出特性,并跟踪最大输出功率点。然后,基于协调算法动态划分光伏发电集群,并计算无功调节和有功调节范围。最后,在光伏功率波动平抑的基础上,规划并网系统调频储能容量,再构建分布式光伏发电并网功率调节模型,抑制各电池储能系统间功率环流问题,实现功率调节。根据仿真实验可知,在3种典型天气条件下,该方法均能够有效控制并网光伏发电功率。并网系统出现故障后,该方法能够在短时间内快速响应,完成功率平衡调节。

基于动态数据校正的非高斯系统性能评价研究

针对现有工业系统运行中对非高斯噪声的影响处理不彻底的问题,设计一个基于动态数据校正的非高斯系统性能评价系统,其核心是通过动态数据校正来减少非高斯噪声对整个系统数据的影响。对于单输入单输出系统设计最小方差控制器,构建基于最小方差的控制性能评价系统,然后通过动态数据校正(dynamic data reconciliation,DDR)技术分析噪声对评价的影响,构建校正评价标准。由于方差仅测量随机变量与均值的偏离程度,不能全面刻画非高斯随机特征,故引入最小有理熵(minimum rational entropy,MRE),构建DDR-MRE控制器,通过计算DDR-MRE的控制性能评价(control performance assessment,CPA)基准来获取非高斯系统评价标准,从而使控制系统长期保持在最佳状态运行。试验结果表明,该系统技术核算的数据误差率在可接受范围内。

一种基于注意序列到序列门控循环单元的风力发电预测模型

针对现有风力发电预测精度低的问题,提出一种改进的注意序列到序列门控循环单元(attention sequence-to-sequence gated recurrent unit,ASSGRU)的风力发电预测模型。该模型为典型的多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)模型,并基于注意力机制选择重要特征,从而提高风力发电预测的精度和稳定性。通过中国某电力公司发布的风电数据集对提出的预测模型进行验证。与自适应小波神经网络(adaptive wavelet neural network,AWNN)、K均值聚类的前馈神经网络(k-means-feedforward neural network,K-FNN)和长短时记忆(long short-term memory,LSTM)等模型相比,所提模型均方根误差变异系数(coefficient variation of root mean square error,CV-RMSE)、平均绝对百分比误差(mean absolute percent error,MAPE)以及归一化均方根误差(normalized root mean square error,NRMSE)等指标更优,从而验证了所提模型的可行性和有效性。该模型对混合智能电网智能化服务及新能源调度规划具有一定借鉴作用。

考虑可变预约时段的集装箱码头预约策略研究

为缓解集装箱码头闸口拥堵,通过仿真技术对预约机制下集疏运集卡进出港全过程进行建模,结合集卡到港的随机性,计算出集卡进、出港闸口平均及最大排队时间等评价指标;引入交错率和可变预约时段概念,从2个不同维度对评价指标的数值和变化率进行综合评价;利用Anylogic仿真软件,以国内某港口为例,计算出预约集卡最优交错率和预约时间间隔取值。仿真结果表明,将案例港口的预约时间间隔设置为1 h更加合理,此时交错率设置为-25%时,可以最大程度地改善进出闸口平均排队时间和最大排队时间,进而为改进现有的闸口预约策略提供参考意见。

测量电流互感器幅相误差的稳态模型

针对高压配电网扩张过程中电流互感器(current transformers,CT)测量不够精确的问题,提出一种CT幅相误差稳态数学模型。CT稳态模型与其铁芯磁性相关,可根据铁芯磁导率和功率损耗预测CT振幅误差和相位误差。减小CT误差,其中高磁导率和低损耗是铁芯理想的磁特性,同时,保持低负载阻抗也很重要。因此,将铁芯磁导率、铁芯损耗、负载阻抗与CT误差函数联系起来,将CT误差作为这3个参数的函数进行仿真分析。最后,通过实验和模型预测数据对比分析,验证所提CT稳态数学模型的算法正确性。

基于四元数极性复指数变换的图像复制-粘贴篡改检测算法

在面对复制-粘贴(Copy-Move)篡改检测时,图像经过压缩、缩放、旋转和加噪等篡改操作处理后会导致检测性能的急剧下降甚至检测失败。本研究提出一种基于四元数极性复指数变换(quaternion polar complex exponential transform,QPCET)和改进PatchMatch的篡改检测算法。将待测图像进行重叠分块之后,计算各分块的四元数极性复指数变换不变量,并作为每一块的特征向量,构成特征矩阵。特征向量的初步匹配通过改进的PatchMatch算法完成,再通过随机抽样一致(random sampling consistency,RANSAC)算法去除错误的匹配块。在此基础上,使用形态学运算对标记区域进行处理,最终确定篡改区域。仿真结果表明,该算法可以有效检测图像中的Copy-Move篡改,并且对图像旋转、缩放、加噪和JPEG压缩等篡改区域后处理操作具有较好的鲁棒性。

正态混合样本总体试验设计研究

针对正态分布类试验,从参数的估计量概率分布比对出发,采用直接推导或大规模仿真计算概率分布曲线的方法,形成正态混合样本总体试验质量评价方法。计算表明,以均值估计为目的的正态分布类试验,其样本设计与试验样本总体是否满足同一分布无关;以方差估计为目的的正态分布类试验,其样本设计与样本总体是否满足同一分布有关,并存在样本损失。

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智能装备仿真实验技术初探

智能装备正在快速走向战场,智能化战争更加强调体系化。智能化体系化作战能力的检验评估、作战水平的提高、作战新理论的创新发展等需要进行大量的仿真实验。而智能化、自主化、集群化这些传统装备所不具备的能力,带来面向认知、决策和涌现性等全新的实验问题,迫切需要新型实验环境和技术,以应对自主性技术融入武器装备后带来的挑战。论文重点分析智能装备仿真实验的需求,明确了实验对象、实验内容、评估指标,给出输入式、对抗式2种实验模式,归纳总结智能装备仿真实验的九大特点,在此基础上提出其对支撑能力、支撑环境、标准规范、保障能力等的需求,并给出实验环境总体架构和需要突破的关键技术。

空天地多源数据地表形变分级监测平台构建

地面沉降是一种潜在的地质灾害。随着城市化进程加快,地表形变监测有着重要意义。本文提出基于空天地多源监测技术构建地表形变分级监测体系,即“一级”基于遥感技术开展地表形变大范围普查、“二级”基于高精度实景三维模型与人工巡检进行安全排查、“三级”基于GNSS技术定点实时监测,实现地表形变空天地协同监测。并基于Cesium框架、Spring Boot框架、MySQL数据库构建三维可视化平台,实现多源形变监测数据三维动态展示。