面向领域的仿真设计建模工具SIMDEMO

讨论了面向领域的仿真设计建模工具SIMDEMO的设计和实现.基于透明性、正交性、层次性的视图分解原理,对处于不同阶段、面向不同用户、涉及不同方面的系统模型采用多视图进行分解,建立了以多视图为核心理念的系统协同建模方法,给出了该建模方法下建模所需遵循的过程指导.针对领域模型描述、表示以及操作等多个方面对工具重构的需求,研究得到了基于元对象反射模型的工具架构;架构具有良好适应性,使得工具重构更灵活、简捷.对SIMDEMO的功能结构进行了简介,给出了系统实现方案.最后,将SIMDEMO与典型同类工具作了比较.     

面向地震应急响应的松耦合研判模型管理机制

由于面向地震应急响应系统(EERS)的研判模型有其自身特点,传统决策支持系统中模型管理方法并不能较好地满足其管理需求。提出一种面向地震应急响应的松耦合研判模型管理机制(LC-MM),包括3个部分:(1)研判资源建模环境,由研判模型描述/控制语言(MDCL)和数据源描述/控制语言(DSDCL)组成;(2)研判资源协同交互框架,该框架分为4层,主要包括应用环境上下文App_Context、模型调用者Model_Invoker和数据通道Data_Channel 3个Agent组件;(3)研判资源协同交互协议,该协议将研判任务、研判模型和数据源的紧耦合关系分解为上述Agent组件之间的协同交互关系。实际应用表明,LC-MM能够有效屏蔽研判资源的异构性,提高EERS的可扩展性、动态适应性以及平台无关性,能够较好地满足EERS中研判模型的管理需求。     

六自由度压电隔振平台面向控制的模态分析与动力学建模

六自由度压电隔振平台各通道之间存在的强耦合性以及压电作动器固有的迟滞非线性都对系统动力学建模提出了挑战。为此,基于模态分析技术对六自由度压电隔振平台开展面向控制的非线性动力学建模研究。在充分考虑压电作动器的迟滞非线性后,采用模态坐标变换方法建立了隔振平台Hammerstein非线性动力学模型,包含了输入端的静态迟滞非线性子系统、解耦的模态方程组以及模态正/反变换矩阵。通过实验测量方法辨识得到模态方程中的参数,采用MPI模型辨识得到静态迟滞非线性子系统,并经过逆补偿控制实验验证了迟滞模型的正确性。基于迟滞逆补偿策略辨识得到模态反变换矩阵。最终建立了平台的动力学模型,为后续的控制奠定了良好的基础。      

The conceptual design of a hybrid life support system based on the evaluation and comparison of terrestrial testbeds.

This report summarizes a trade study of different options of a bioregenerative Life Support System (LSS) and a subsequent conceptual design of a hybrid LSS. The evaluation was based mainly on the terrestrial testbed projects MELISSA (ESA) and BIOS (Russia). In addition, some methods suggested by the Advanced Life Support Project (NASA) were considered. Computer models, including mass flows were established for each of the systems with the goal of closing system loops to the extent possible. In order to cope with the differences in the supported crew size and provided nutrition, all systems were scaled for supporting a crew of six for a 780 day Mars mission (180 days transport to Mars; 600 days surface period) as given in the NASA Design Reference Mission Scenario [Hoffman, S.J., Kaplan, D.L. Human exploration of Mars: the Reference Mission of the NASA Mars Exploratory Study, 1997]. All models were scaled to provide the same daily allowances, as of calories, to the crew. Equivalent System Mass (ESM) analysis was used to compare the investigated system models against each other. Following the comparison of the terrestrial systems, the system specific subsystem options for Food Supply, Solid Waste Processing, Water Management and Atmosphere Revitalization were evaluated in a separate trade study. The best subsystem technologies from the trade study were integrated into an overall design solution based on mass flow relationships. The optimized LSS is mainly a bioregenerative system, complemented by a few physico-chemical elements, with a total ESM of 18,088 kg, which is about 4 times higher than that of a pure physico-chemical LSS, as designed in an earlier study.     

产品协同设计中异构模型数据融合的有效策略

针对复杂产品设计中,不同设计工具产生的模型数据之间的融合问题,提出了一种工具间端到端的异构模型数据融合策略。利用数据库管理动态特性,通过模型信息共享,实现异构模型数据之间的融合。在OpenMBEE系统集成环境中,通过建模工具CREO二次开发,利用所提策略获取全生命周期设计中的动态模型属性信息,通过3D模型编辑及重用功能测试,验证了所提策略的有效性。利用自动获取可视化模型属性信息的智能算法,设计一种基于Transformer模型与双向长短期记忆(Bi-LSTM)模型相结合的模型属性智能提取算法,利用神经网络的多层感知特性,通过对模型中属性文本信息进行深度学习、特征分析,实现了对异构数据属性信息的自动提取功能。利用CAMEO建模工具设计的需求分析模型构建模型数据集,验证了智能模型信息自动提取功能的有效性。      

基于Hammerstein-like模型的超磁致伸缩作动器建模与控制

超磁致伸缩作动器的率相关迟滞非线性成为其在工程应用中的一大阻碍因素.通过使用特殊建模激励信号,基于最小二乘支持向量机建立了一定频率范围内的统一率相关Hammerstein-like迟滞非线性模型,该模型能够保证其建模频率范围内单频和复合频率的模型泛化性.在此模型基础上,设计了前馈逆补偿与PID (Proportional-Integral-Derivative)反馈控制相结合的复合控制策略,针对一定频率范围内的所有单频和复合频率的输入信号,该控制器都能够保证其跟踪控制效果,最后通过实验实时跟踪控制结果进一步验证了所设计控制器的有效性.     

一种支持工作流模式的扩展工作流网

为了满足企业用户对工作流模型在描述能力和分析能力上的要求,提出了一种 支持工作流模式的扩展工作流网(EWF_net,Extended WorkFlow net).EWF_net是在工作 流网(WF_net,WorkFlow net)的基础上增加一些机制扩展而成的,它改善了WF_net对于动态工作流模型的描述能力,直接支持所有工作流模式,特别是多实例 、取消、高级同步等WF_net不能直接描述的模式.EWF_net通过引入控制变量 来描述工作流模型的相关数据信息;通过引入一类特殊的变迁——传递变迁,来 支持模型的动态路由.在Petri网分析技术的基础上提出EWF_net的形式化的正确性分析方 法.该方法由一致性分析和对应的WF_net的合理性分析2部分组成.最后,通过一个应用实例 来说明EWF_net强大的描述和分析能力.      

领域分析与建模研究

基于信息论通信系统原始模型构造了由信码、动作和目标刻画的三维领域概念模型,给出了领域的精确定义.提出用于构造任意构件的基本单元--微构件模型,并在领域三维模型的信码-动作平面给出微构件的精确刻画.提出了基于软总线的一般领域构架建模方法.软总线支持构架内信息流与控制流的混合结构传输,支持把协作策略从功能服务中分类出来,简化领域构架的控制操作行为.以上方法应用于电子政务领域工程实践,已成功地构造了一个柔性软件生产平台(SoftProLine),用于开发一整套基层政府的电子政务应用软件系统,突出地体现了高质量、高效率、高柔性的技术特点,方便灵活地满足用户全方位的需求.     

多直升机协调吊挂系统飞行力学建模与特性分析

对多直升机协调吊挂系统中每一架直升机与外吊挂载荷分别建立他们的飞行动力学模型,将弹性吊索视为弹簧阻尼系统,建立弹性吊索数学模型;然后通过弹性吊索动力学将多直升机与吊挂载荷的运动耦合到一起,建立了通用的多直升机协调吊挂系统仿真模型;最后,针对单、四直升机协调吊挂系统建立了仿真验证模型,对直升机协调吊挂系统的稳定性、配平特性进行了分析.仿真结果表明外挂载荷对直升机的稳定性和配平特性产生了较大影响,通过分析证明了仿真结果的合理性,同时证明本文提出的多直升机协调吊挂系统飞行动力学建模方法的可行性.     

高速柔性转子支承松动力学特征及动力特性

针对高速柔性转子支承松动的结构特征、力学特征以及多支点转子系统动力学设计的需要,研究了转子支承结构松动引起支承刚度非连续变化的产生机理,建立了支承松动转子系统动力学模型,分析了支承松动转子系统存在混沌运动的条件,即当转子动力特性对支承刚度变化敏感时,受支承刚度阶跃影响,支承松动转子系统会产生混沌运动。根据多支点转子系统动力学特性与支承结构位置、刚度的相关性,采用优化支承位置和支承刚度的方法,使转子动力特性对支承刚度非连续变化不敏感,为多支点高速柔性转子系统的动力学优化设计提供了设计途径。     

无人机动态校准系统研究

针对无人机使用维护特点和计量保障需求,研究提出了无人机动态校准系统的设计方案,该系统包括电磁环境模拟、无线电信号测量和校准数据处理等3个分系统。利用该动态校准系统,可以实现无人机全系统校准,精准掌控无人机系统级技术状态,确保无人机执行任务能力保持。     

无人机动态校准系统研究

针对无人机使用维护特点和计量保障需求,研究提出了无人机动态校准系统的设计方案,该系统包括电磁环境模拟、无线电信号测量和校准数据处理等3个分系统。利用该动态校准系统,可以实现无人机全系统校准,精准掌控无人机系统级技术状态,确保无人机执行任务能力保持。     

支持企业过程动态优化的集成环境研究

简要介绍企业过程的优化原理与方法,并开发出企业过程动态优化的集成环境IEDOEP(Integrated Environment for Dynamic Optimizing Enterprise Process).它通过决策支持系统DSS (Decision Supporting System)将过程的定义工具PDT(Process Defining Tool)和过程模拟工具PST (Process Simulating Tool)以及过程优化工具POT(Process Optimizing Tool)等构件有机集成为一个整体,对其构架和其各个构件功能进行了详细介绍.IEDOEP对企业优化业务过程、实施BPR(Business Process Reengineering)、进行ERP(Enterprise Resource Planning)管理有很大的指导意义.      

卫星控制系统时序建模分析方法研究

分析国内外卫星控制系统时序分析与设计方法和方法的现状,阐述了对时序进行数学建模的重要性.提出了针对时序设计过程的数学建模分析方法和时序描述的工作流图方法,通过系统性的时序建模,可求解出时序过程中的所有时间参数,以便用于时序分析和指导时序测试.     

引入多Agent协商的协同优化在卫星设计中的应用

卫星设计是复杂的多学科优化问题,协同优化算法具有模块化特点适合于处理多学科优化问题。在对卫星进行多学科优化时发现,现有的协同优化算法为了保证共享变量在系统级和分系统级间的一致性,收敛困难,计算量大,不对分系统自身进行优化不能保证卫星整体性能最优。本文通过引入Agent概念和基于Agent的协商算法,提出了一种基于劝说式多Agent协商的协同优化设计算法。针对对地观测卫星,以总质量最小为目标,建立了包含结构、轨道控制、姿态控制和电源4个分系统Agent和1个系统级Agent的卫星优化设计模型并进行了协同优化设计。研究结果表明:引入Agent协商算法的协同优化算法,可以保证共享变量的一致性;在协同优化算法中增加分系统自身优化模块,可以保证在系统级优化过程中各分系统一直都是最优的。      

基于非线性模态的航天器铰接结构基频特性研究

将航天器铰接结构简化为具有局部铰链非线性约束的多自由度系统,提出了对该类非线性系统动力学特性进行分析的方法。即首先通过拟合模态方法建立铰接结构系统的非线性动力学模型,然后通过数值方法得到系统的非线性模态,并以之为基础对铰接结构的基频特性进行研究。     

嫦娥三号“玉兔号”巡视器行为规划方法

为支持"玉兔号"巡视器完成对月面较大空间范围的科学探测,对动态任务进行快速规划,提出了一种基于人工智能领域智能规划技术的自动化任务规划方法。提出了行为持续时间和行为效果动态确定的时态规划模型(TP~(DDDE)),设计了描述TP~(DDDE)问题的规划领域定义语言PDDL——PDDL~(DDDE),以及针对TP~(DDDE)问题的启发式规划算法,运用Landmark知识分析规划问题结构,从而设计了合理反映动作前提评估顺序的启发函数。在嫦娥三号任务中,本文方法支撑"玉兔号"巡视器圆满完成了预期的科学探测任务。     

空间静电放电传导干扰分析方法研究

应用空间静电放电 (SESD)传导干扰的集总单元模型 (LEM )分析方法 ,提出了空间静电放电源电路等效模型、航天器结构LEM模型和星上电缆LEM模型的建模方法 ,对实际卫星平板型天线系统的SESD传导干扰进行了分析研究。结果表明LEM方法用于航天器SESD传导干扰分析是有效的 ,通过对静电放电传导干扰的分析 ,可以确定放电诱导的瞬态电流及其感应电压的去向及其危险性     

基于动态数据建模的机载火控系统精度测定

现代时间序列分析方法是解决最优滤波问题的不同于Wiener滤波和Kalman滤波的方法,其基本分析方法是ARMA新息模型。而构造ARMA新息模型可归结为求MA参数。介绍了基于动态数据建模确定观测信(?)模型参数的方法,并利用某型机载火控雷达的实测数据进行系统精度测定,结果显示出快速收敛性。