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。

高频雷达中射频干扰的RD图表现机理与建模仿真

射频干扰对于高频超视距雷达是一大威胁。本文研究射频干扰的距离-多普勒图表现机理和建模方法,分析了射频干扰频域特性与距离-多普勒图表现的关系,讨论了雷达信号处理中的射频干扰信号频谱变化。根据高斯白噪声通过线性滤波器的特性,设计滤波器响应函数来产生不同频谱和距离-多普勒图形态的射频干扰。基于以上研究,本文将射频干扰分为单频、窄带和宽带3类,归纳出射频干扰的距离-多普勒图表现机理,并提出了基于卷积的射频干扰新型建模方法。实测数据和仿真表明:本文对射频干扰距离-多普勒图表现机理分析合理,建模方法能很好地模拟多数实测干扰距离-多普勒图形态。

空降车辆着陆缓冲过程系统建模仿真研究综述

系统建模仿真作为空降车辆着陆缓冲研究的重要手段,用于仿真着陆缓冲阶段的气囊排气压缩、车辆缓冲过载、姿态变化及结构冲击响应。从系统建模、匹配设计、半实物试验、空投适应性4个方面进行评估,综述现有研究应用的理论、方法和研究结论。对目前仿真模型求解效率,结构应力和气囊仿真准确度,车辆与气囊参数匹配,半实物试验,空投适应性评估等问题进行分析总结并提出进一步的研究方向。

基于多智能体的指挥控制软件可靠性建模仿真方法

为解决现有可靠性分析和评估方法不能完全应对软件复杂网络特性的问题,提出基于多智能体(Agent)的指挥控制软件可靠性建模仿真方法,包括系统建模仿真和可靠性建模仿真,并实现软件系统可靠性建模仿真平台,以某指挥控制软件系统为对象进行实例应用,分别实施故障传播仿真分析和可靠性建模仿真分析,完成软件系统可靠性分析和评估,验证了所提出方法的有效性和可行性。

先进绝热压缩空气储能系统储能阶段建模仿真和动态分析

能源和环境问题日益突出,可再生能源快速发展,其存在的间歇性是制约其发展的关键性问题之一。先进绝热压缩空气储能系统(AA-CAES)是解决可再生能源间歇性的有效方法。建立了AA-CAES储能阶段的数学模型并进行了能量守恒、平衡、各部件关键参数的动态分析和敏感性分析。结果表明,提出的数学模型遵循能量平衡和守恒定律;压缩机的损失大于换热器;能量和分别主要储存在导热油和高压空气中;压缩机运行工况与设计的偏差使储能阶段效率变低;空气流速和第一级透平入口温度对运行时间的影响大于储气温度、绝热效率和储气质量。本文研究为根据实际需求调节参数和优化储能系统提供参考。

氧化铝生产多效蒸发器建模仿真

作为氧化铝生产过程的关键工序,多效蒸发工序的设备较多、操作复杂,蒸发过程涉及到的变量众多、变量之间的耦合关系很复杂,给现场操作带来了一定挑战。蒸发器蒸水量和汽水比(新蒸汽用量与蒸水量比值)是蒸发工序考核的重要指标,其数值大小直接影响到蒸发工序操作成本。尤其在蒸汽不足时,蒸发效果直接影响到母液浓度,甚至影响整个生产流程及产能,最终影响到企业的竞争力。调查发现,现场操作基本以经验为主,调整工艺参数未能到达预期目的,有时甚至出现相反效果,致使蒸发器潜能未能充分发挥,生产条件未能达到最优。基于物料衡算、能量衡算,借助流程模拟软件,搭建氧化铝生产逆流多效蒸发工艺等效物理模型,对拜尔法氧化铝生产多效蒸发工序工艺参数进行分析,探究不同工艺参数对蒸水量(汽耗)的影响规律,为蒸发工序实际操作提供理论指导,进而实现氧化铝生产节能、减排目的,助力氧化铝企业绿色低碳可持续发展。

《太赫兹科学与电子信息学报》2025年第2期专栏征稿 主题:太赫兹前端设计、建模仿真与量测技术

在太赫兹频段,存在寄生耦合效应增强、衬底损耗增大、模型精度降低等问题,收发前端面临集成度低、功率效率低、工艺协同弱、设计调试困难、可靠性差等不足。因此,亟需从高精度建模与仿真、高性能集成设计、高可靠测试验证等多个维度实现突破,系统性提升太赫兹前端性能、设计成功率及硬件鲁棒性。

《太赫兹科学与电子信息学报》2025年第2期专栏征稿主题:太赫兹前端设计、建模仿真与量测技术

在太赫兹频段,存在寄生耦合效应增强、衬底损耗增大、模型精度降低等问题,收发前端面临集成度低、功率效率低、工艺协同弱、设计调试困难、可靠性差等不足。因此,亟需从高精度建模与仿真、高性能集成设计、高可靠测试验证等多个维度实现突破,系统性提升太赫兹前端性能、设计成功率及硬件鲁棒性。

浅析基于AMESim的气液联合式液压破碎锤建模与仿真

本文利用AMESim仿真软件HCD液压元件设计模块,建立气液联合式液压破碎锤的缸体、活塞、控制阀体和控制阀芯模型,对破碎锤冲击岩石过程进行仿真,分析系统工作压力、氮气室初始压力等参数与破碎锤工作特性的关系,绘制活塞和阀芯运动规律曲线、冲击力随时间变化曲线、不同系统压力对稳定性的影响等曲线,得到破碎锤的最小稳定工作压力值和理想系统压力值,为破碎锤液压系统参数配置提供理论依据。

阳江400MW抽水蓄能机组及其调速器建模仿真优化研究

本文通过对阳江400MW水泵水轮机、发电电动机、调速器建模分析,提出了结合机组特性曲线、现场测试和仿真对比的建模优化方法。主要创新点有:采用机组稳态下的水头/功率/开度关系曲线以及动态工况下的可变水流惯性时间常数T_(w),可建立水泵水轮机不同水头和全负荷段精确模型,优化分析了发电电动机惯性时间常数Ta的计算,提出了考虑伺服阀环节、主配压阀死区、限幅等环节的调速器精细化模型。文章可为大型抽水蓄能机组及其控制系统仿真建模、参数辨识提供重要参考。

从建模仿真、生成仿真到智能仿真——仿真技术的过去、现在与未来

仿真技术自出现至今经历了物理建模驱动和数据生成驱动2个阶段,两者皆有效解决了各自时代的亟需问题。当前复杂的开放环境和通用的人工智能对仿真的物理真实性与视觉真实性提出了更高的要求,即需要“表”(视觉)“里”(物理)均和真实环境一致的智能仿真范式。智能仿真不但能够精确地刻画仿真对象的物理和动态特质,还可以在视觉上逼真地呈现仿真内容,实现物理和视觉的“双真实”,进而打通数值分析仿真和计算机视觉仿真的壁垒,为下一步通用、多模态人工智能的研发提供更好的测试基础和验证环境。本研究从传统物理建模仿真、数据生成式仿真、智能仿真3个阶段探讨了仿真技术的历史和现状,并结合应用对未来仿真技术进行了展望。

基于建模仿真软件的汽车发动机设计

为提高发动机的性能与运行平稳性,本文以某三缸发动机为研究对象,采用Excite Designer软件进行建模仿真,重点关注平衡轴系统的设计与实现,并深入探讨配重块尺寸公差对平衡率的影响。首先对建模仿真软件进行介绍;其次,详细阐述平衡轴系统模型;接着,对平衡轴与配重块尺寸公差进行设计;最后,深入研究与探索了配重偏移对平衡率的影响。通过建模仿真,得出配重块尺寸公差对平衡轴系统性能的影响规律,为汽车发动机设计与优化提供有益的指导与参考。

港口航道通过能力建模仿真研究

以北煤南运重点港口山东梁山港为例,通过建模仿真的研究方法,探讨未来梁山港实现5000万吨每年装载能力后北运河主航道的通行能力保障问题。仿真分析中比较拓宽港区主航道、增加掉头航道等通过能力保障措施,发现均不能满足该装载量需求。最终认为北运河梁山港应借鉴南运河无锡港设计思路,在港区东侧建设主航道绕行航道,可使梁山港大运力条件下对主航道通过能力的影响压缩到最低。

时间同步网建模仿真软件设计与实现

时间同步网作为基础支撑网络,对于各种业务网的发展和质量保障起到十分重要的作用。针对不断建设和扩容的时间同步网的规划合理性和同步性能可靠性缺乏验证手段的问题,根据时间同步网典型架构,构建了端到端误差模型、定时链路模型和同步节点设备模型,设计并实现了时间同步网建模仿真软件,可实现对时间同步网设备和定时传递链路的建模、同步性能计算和误差分析以及网络质量综合评分。对示例网络进行仿真应用的结果表明,软件满足功能设计需求,可为时间同步网的规划建设、扩容优化等提供技术支撑。

房地产市场多智能体系统建模仿真研究

房地产市场多智能体系统建模仿真研究主要探索了在复杂房地产市场环境中,如何通过构建和模拟多智能体系统,实现对房地产市场动态的精准预测。该研究结合了经济学、计算机科学和人工智能等领域的理论知识,提出了一种全新的房地产市场预测模型。通过对多个房地产市场实例的仿真实验,验证了该模型的有效性和可行性。该研究为房地产市场的决策者提供了一种新的决策工具,有助于更好地了解和应对市场变化。

基于建模仿真软件建立直升机海上救援模型

海上直升机救援在救灾和海上事故中发挥着重要作用。本文基于建模仿真软件建立了直升机海上救援模型,详细介绍了建模过程和设计思想。该模型使用模拟分析技术模拟和分析救援场景,为救援决策提供支持。通过模型的实现和应用,验证了模型的可行性和有效性,为直升机海上救援研究提供了一定的参考价值。S-76D直升机是海上救援行动的流行机型,基于建模仿真软件对S-76D直升机海上救援过程进行模拟,模拟包括动画和动态模拟动作示例。

基于Anylogic的道路堵塞优化建模仿真

本文通过Anylogic仿真平台,以某个经常在高峰期发生堵塞的道路为研究对象,通过调查掌握了其红绿灯时间后,建立了该道路的车流量仿真模型。并建立了优化系统,对红绿灯时间进行优化调整。最终获得了能够使车辆停留时间减少68.71%的红绿灯调度方案。

基于BDS/INS的列车组合定位建模仿真方法研究

基于北斗卫星导航系统(BDS)的列车定位可减少列控系统地面设备,降低建设成本。然而列车运行环境复杂多变,如车站、隧道等场景可能导致卫星信号被遮挡,仅依靠BDS难以保障列车定位的连续性和准确性。为此,采用卡尔曼滤波算法实现BDS与惯性导航系统(INS)的组合解算,以提高列车定位的连续性和定位精度。采用基于Simulink的形式化建模方法,根据BDS/INS组合定位架构及其数据处理算法仿真逻辑,构建完整的BDS/INS组合系统仿真模型,利用青藏铁路现场采集的数据验证组合定位模型及算法的有效性。仿真结果表明:基于BDS/INS的列车组合定位在隧道场景下仍能输出定位结果,保障了列车定位的连续性;在开阔场景下,与单BDS定位模式相比,BDS/INS组合定位北向精度提高11.20%,东向精度提高4.17%,水平方向精度提高9.41%。

农药喷雾系统建模与仿真技术研究综述

农药使用效果与农药喷雾过程密切相关,农药喷雾过程的建模与仿真可弥补因植物生长周期差异、病虫害发生程度不同以及田间作业自然环境不可控等造成的试验研究困难。分析农药施用的抗性、再增猖獗、残留(resistance,resurgence,residue,3R)/效果、效率、生态(efficacy,efficiency,eco-environment,3E)/方法、模型、测试(method,model,measurement,3M),重点综述农药喷雾过程的雾化、输运、沉积等关键环节的模拟仿真研究状况。根据模拟仿真技术发展趋势,提出农药喷雾半实物仿真系统设计的建议,并提出雾化模型及新型喷头雾化机理、群体农药雾滴多相流场模拟、靶标定制与识别模型、综合农药雾滴飘移模型、植物生长模型与农药喷雾系统耦合等建议,以促进原创农药精确喷雾技术研究和高质量植保机械研发。

100%新能源电源经柔性直流送出系统的机电暂态建模仿真研究

100%新能源电源经柔性直流送出系统是一种新能源基地送出的重要形式,目前常用的机电暂态仿真软件尚无对应算法与模型可对其进行建模仿真。为此,分析100%新能源电源经柔性直流送出系统的基本控制原理,提出无同步机情况下“新能源+柔性直流系统”的机电暂态仿真一般结构,建立此系统中柔性直流输电系统的电压频率(Vf)控制模型,柔性直流采用电压源模型接入,以解决电流源模型接入时易产生的数值振荡问题。基于DSP软件建立仿真模型,构建直驱风电机组、光伏发电经柔性直流送出系统的仿真案例,将所建立模型与PSCAD电磁暂态模型进行仿真结果比对,同时开展所建立模型在新能源功率波动和系统短路故障等不同扰动情况下的响应分析,仿真结果验证了所提建模方法的有效性。