开发SABER仿真系统模型应注意的几个问题

计算机仿真技术以其快速、灵活和无需硬件投入等优势而被广泛采用。建立描述实际系统的数学模型和将其迅速地转化为仿真模型是任何仿真过程的关键。SABER系统是广泛应用于电力、电子等行业的先进仿真软件。虽然它包含众多的元件模型，但远远不能满足实际工作需要，因此，必须利用其硬件描述语言MAST进行二次开发。本文论述了利用MAST硬件描述语言开发仿真模型的要点，明确了容易混淆的变量，指出了变量连接、模型符号建立以及数学运算限制中应注意的问题。最后以牵引电机的转矩模型和磁链空间矢量位置模型实例的建立和验证加以说明。

油田注水系统仿真模型参数修正方法研究

油田注水管网经过多年运行后,管道内壁由于腐蚀、结垢等原因致使其摩阻系数与原始数据不一致,导致管网平差计算和系统仿真模拟结果超出工程允许范围。由于经济原因和施工难度,不可能对整个管网节点进行压力和流量测试从而反演求解出各管段真实的摩阻系数。为此,以管网各管段摩阻系数为研究对象,以管网有限个压力测试点为已知参量,建立管网摩阻系数反演模型和测压点分布模型,利用改进的人工蜂群算法对反演模型进行最优化求解,计算结果在工程误差允许范围。

电力系统电磁暂态仿真中异步电动机的机-网解耦模型

电力系统电磁暂态仿真中,常用异步电动机模型来代表动态负荷模型。然而,由于异步电动机数量众多和电机-电网接口方法的局限性,传统异步电动机模型很难兼顾仿真效率和数值稳定性。针对这一问题,该文提出一种用于电力系统电磁暂态仿真的异步电动机负荷解耦(induction motor load decoupling,IMLD)模型。该模型结合异步电动机等效电路和LC传输线时延,构造出具有天然时延的电机-电网解耦接口,从而将异步电动机与外部电网解耦,异步电动机的迭代求解过程无需与外部电网同步求解。根据负荷节点给定的潮流有功和无功功率,通过求解等效电路方程并配置IMLD模型参数,使仿真功率结果与潮流计算给定负荷节点功率相匹配。测试算例结果表明,所提IMLD模型可有效减少网络方程迭代次数,同时具备较高准确性和仿真效率,且具备良好的数值稳定性。

飞控系统多元数据融合虚拟试验仿真模型验证

为提高飞控系统虚拟试验仿真模型的有效性与可信性,解决虚拟试验中多元冗余与强耦合数据的问题,提出了一种基于多元数据融合的仿真模型验证方法。首先,通过多元仿真数据融合,减少噪声和误差;其次,运用皮尔逊相关系数分析多元输出数据的相关性,并结合时域卷积神经网络-长短期记忆(TCN-LSTM)方法融合数据特征,深入挖掘数据的时空关联性;最后,通过概率分布分析评估仿真数据与参考数据的差异,转化为可信度等级,实现仿真模型的有效验证。实验结果表明,80%的输出数据达到仿真模型可信标准,其中有50%的输出数据达到完全可信标准,该方法显著提升了仿真模型的验证精度与可靠性。

股权激励和管理层失信行为的演化博弈模型及系统仿真分析

研究采用演化博弈理论对董事会与管理者之间的相互作用策略进行探究,从灰色收益的角度出发对管理者失信行为的内在机理进行分析,并通过matlab模拟仿真进一步验证了博弈双方的均衡状态。研究发现:博弈双方不同策略的概率初始值会产生不同的均衡状态,在实施股权激励的过程中存在管理者进行灰色收益的行为,同时董事会和管理者在博弈的过程中受到管理层失信被揭发的概率、员工持股占比、灰色收益数额、协同收益、委托代理成本等因素的影响。基于此文章提出对策建议,强化独立董事监督效能、采用合理的股权激励方式尽可能防止灰色收益的出现。

“机械制造技术”课程虚拟仿真实验系统设计

针对“机械制造技术”课程中传统现场实验教学的不足,设计开发了机械制造技术虚拟仿真实验系统。该系统以航空航天制造领域的实际工程问题为导向,结合任务驱动的实验教学模式,实现了加工状态监测、加工质量检测和切削参数优化等实验教学内容。引入数据驱动的切削模型构建方法,提高了虚拟仿真实验的实时性和可信度。实践表明,该实验能够满足课程的实践教学需求,激发学生的自主学习热情,提升学生的实践能力和创新意识。

海参捕捞机器人运动控制系统的仿真研究

随着水下机器人技术的发展,海参捕捞机器人将逐渐取代费时费力的人工捕捞作业。但是海参捕捞机器人的运动控制精度一直影响其运动稳定性和捕捞效率,一方面是由于海底的作业环境恶劣多变,机器人的结构功能复杂;另一方面是随着海参的累积,机器人的参数发生改变,原有控制模型的控制精度下降。为提高海参捕捞机器人的运动控制精度,在综合考虑机器人各种载荷的基础上,还考虑了海参对机器人造成的干扰,建立更加全面的机器人动力学模型;并运用模型预测控制理论和非线性干扰观测器对机器人的运动过程进行模拟分析。通过分别模拟机器人的定深下潜、运动姿态保持、路径跟踪和载重上升运动过程,定量分析机器人的运动控制精度,最后构建一个系统全面且精度较高的海参捕捞机器人运动控制系统。

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。

虚拟仿真与实体模型相结合促进口腔颌面外科教学的创新与发展

目的探讨虚拟仿真教学培训系统对口腔颌面外科教学的影响以及实体教学模型引入的重要意义。方法在2020级口腔颌面外科专业课实践教学过程中,应用虚拟仿真培训系统和研发的实体教学模型,对使用后的情况进行问卷调查和考试成绩分析,在2017级仅实行传统理论教学及实践教学。将两组学生的考试成绩进行比较。结果采用不同的教学模式后,2020级学生理论考试成绩平均分(90.33分)及优秀率(61.7%)明显高于2017级(87.27分和19.5%),差异有显著性(P<0.001)。问卷调查也显示虚拟仿真培训系统能帮助学生巩固和理解所学的知识;而实体教学模型的引入更直观和全面,利于学生尽早进入临床工作场景。结论在口腔颌面外科教学过程中充分使用虚拟仿真培训系统和实体教学模型能在很大程度上帮助学生克服学习中的难点问题,在学习兴趣被激发的同时提升了学习成绩。

基于模型预测控制的光-氢-储耦合系统的功率优化分配方法研究

针对光伏发电存在间歇性和波动性问题,对光—氢—储耦合系统的控制策略进行研究,提出一种模型预测控制(MPC)的“光—氢—储”功率分配方法。首先,构建出光—氢—储耦合系统的整体结构,其中,氢能源系统包括PEM电解槽、氢燃料电池和储氢罐,其次,根据光—氢—储耦合系统的功率平衡方程,构建出状态空间模型,以PEM电解槽功率、氢燃料电池功率作为控制量,明确系统中的多种约束条件,将MPC优化问题调整为二次规划(QP)问题进行求解,利用s-function函数模块构建MPC控制器,完成了系统的闭环仿真。通过仿真分析,验证了所提MPC实时功率分配方法的有效性。

内河船闸通过能力系统仿真模型分析中随机参数选取研究

采用系统仿真模型模拟分析研究内河船闸通过能力是一种合理、准确的方法,船闸通过能力仿真研究的各参数中船舶进出闸速度、启动间隔时间具有随机性。通过构建船闸通过能力系统仿真模型,研究模型中上述随机参数取平均值的合理性。通过仿真模拟试验表明,随着船舶进出闸速度取值随机性增强,船闸通过能力逐渐减小,但这一减小幅度在工程设计中可以忽略;而启动间隔的取值随机性对船闸通过能力没有明显影响。因此,采用系统仿真方法确定船闸通过能力时模型参数取平均值是合理的,且综合考虑各因素影响建议在建模时各参数取平均值。

直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散的联合仿真模型

直流牵引供电系统杂散电流产生的直流干扰问题日趋严重。为研究杂散电流的干扰程度,将直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散模型进行联合仿真。考虑段场与正线之间的互相影响,建立段场集中点电流源泄漏与正线沿线钢轨分布式泄漏共同作用下的动态杂散电流在分层介质中的扩散模型。提出分层模型的精细积分主元加权迭代方法,从而避免一般方法求解失败的问题,实现高精度、高效率求解分层格林函数。以中国实际地铁工程为例,采用该文模型对段场的杂散电流和附近土壤地表电位梯度的现场测试进行过程还原,实测与仿真结果误差在8.46%以内。直流牵引供电系统正线与段场之间采用阻断式连接方案,可使得附近土壤的地表电位梯度降低46.53%。

基于VIP与SystemVerilog的硬件加速器仿真模型设计

随着片上系统(System on Chip,SoC)芯片规模与功能复杂度的膨胀,硬件加速器已成为大规模SoC的重要组成部分。为了缩短产品交付时间,有必要开发硬件加速器仿真模型,以在SoC设计初期支撑架构的探索与评估。在对硬件加速器的特点与建模需求进行分析的基础上,提出一种基于AXI验证IP(Verification IP,VIP)、SystemVerilog信箱和旗语的硬件加速器建模方法。该方法支持完备的总线协议特性,同时支持多个处理引擎的并行处理与乱序输出。以实际SoC项目中的通信基带加速器为例,对提出的建模方法进行介绍,并进行相应的系统级仿真与分析。所提出的建模方法可实现对硬件加速器总线行为的高效建模,能够有力支撑SoC验证以及系统架构评估,缩短项目的开发周期。

HHT风洞模型送进机构液压系统设计及仿真

结合HHT风洞模型送进机构实际工况及运动误差设计指标,设计一套可驱动HHT风洞模型送进机构实现快速送进、姿态调整、精确定位等功能的液压系统,并对其工作原理进行说明。结合实际应用模式计算系统流量,对关键液压元件进行选型。基于MATLAB/Simulink软件成熟的液压零件库建立液压系统仿真模型,通过仿真分析可知,该液压系统控制风洞模型沿X轴和Y轴运动时,具有良好的响应性能,定位精度满足设计要求。

多状态系统任务成功性仿真评估

针对多状态系统任务成功性评估问题,通过对系统运行规则进行分析,将其状态分为成功态和失败态两类。在计算系统状态持续时间分布和不同状态之间转移概率的基础上,利用半马尔可夫过程,建立系统运行的状态转移模型。通过分析使用、维修和保障资源约束的作用机理,对多状态系统任务成功性评估进行仿真设计。最后,结合示例验证了所提方法的可行性和有效性。

空中目标动态电磁散射数据仿真系统设计与实现

电磁散射数据是目标识别研究的基础,但由于试验测量成本高、可重复性差等问题,空中目标电磁散射实测数据十分有限。基于去遮挡的N点模型和电磁计算数据插值研究了空中目标动态电磁散射数据仿真方法,设计了空中目标动态电磁数据仿真系统,该系统将电磁散射仿真与实际飞行场景相结合,支持场景自定义和空中目标三维模型库扩展。分析了飞机和巡航导弹2类目标仿真数据及成像结果,结果验证了仿真方法正确性和系统有效性,可为研究实际场景下的空中目标识别提供支撑。

新型电力系统电磁暂态加速仿真技术

为解决新型电力系统电磁暂态仿真时由于系统拓扑结构复杂、电力电子开关器件较多以及仿真机单核计算能力不足导致的仿真效率低下、仿真难度大等问题,文中采用理想变压器模型分割算法将大规模新型电力系统模型分割成若干子系统,实现了大系统的解耦和降阶,有效减少了仿真时整个系统作为一个状态空间系统矩阵的运算量。为进一步减轻单个处理器的计算负担,利用CPU(Central Processing Unit)多核并行技术设计一款在裸机环境下高效并行运算的加速仿真平台UREP300。将分割后的模型载入UREP300进行加速仿真实验,同时与基于MATLAB/Simulink的原模型离线仿真进行对比。实验结果表明,融合理想变压器模型分割与多核并行运行的加速仿真技术能够在保障仿真精度的同时将仿真速度提升至原来的586倍,可显著提高仿真效率,适用于大规模新型电力系统的仿真工作。

基于SD模型的重大工程项目成功要素仿真研究

为实现重大工程项目的安全运行和可持续发展,运用系统动力学对重大工程项目成功要素进行仿真研究。首先,识别重大工程项目成功要素,构建其指标体系;其次,分析各成功要素间的作用关系,构建重大工程项目成功要素SD模型;最后,以港珠澳大桥为例,运用Vensim软件进行模拟仿真,并对12个常量型成功要素进行敏感性分析。结果表明:增加对认知情感、高管领导、行为关系、资源整合和组织学习的投入和管控,促进重大工程项目成功;对重大工程项目成功影响显著的要素为重大工程项目管理经验、财务冗余度、数字科技的应用和行为惯性。该研究拓展了重大工程项目成功要素研究,为促进重大工程项目成功提供理论依据。

南水北调宝应站模型仿真培训系统的研究与应用

为提升水泵及水泵站相关业务培训的效率和质量,以南水北调宝应站为原型、以不完全相似比例缩小制作实物模型。在实物模型的基础上配置PLC、Surface、大屏触控演示机等硬件,并开发基于WinCC上位机仿真界面和程序控制仿真机组运行模型,从而实现宝应站模型培训系统的智能仿真,为培养我国南水北调泵站机组运行人员提供新的教学方法。研究结果表明,通过新的培训方式与传统的理论授课方式相比,学员的结业考试成绩提升50%,培训满意度调查满意率提升40%。

基于VR技术的水电站运维仿真系统设计

水电站运维需要技术人员具有较高的熟练度,在运维仿真系统上进行运维操作训练,而操作的真实性影响实际运维效果,因此基于VR技术设计水电站运维仿真系统。分析水电站的层次结构,在此基础上采用VR技术建立水电站的虚拟环境,提高运维仿真操作的真实性;设计漫游控制模型,支持用户在水电站虚拟环境中的场景交互。利用Unity 3D引擎开发虚拟水电站功能,设计人机交互平台、共享内存区及程序通信、简报系统。实验结果表明,所设计系统建模效率和精度较高,可准确地完成水电站中设备运行状态的监测。