模拟训练系统中虚拟仪表设计的方法学研究

在武器装备模拟训练系统研制领域,基于DiSTI GL Studio的虚拟仪表技术已得到广泛应用.针对虚拟仪表设计在模拟训练系统开发过程中存在的实际问题,从虚拟仪表设计的方法学角度出发,在分析虚拟仪表一般设计过程的基础上,重点研究了仿真模型可复用性和多线程机制在虚拟仪表设计中的实现.工程实践表明,这些方法可以大幅提升虚拟仪表的设计质量和虚拟仪表与训练系统的集成效率.     

基于自适应反推滑模控制的虚拟转台样机研究

针对传统转台串行设计模式存在的缺陷，基于虚拟样机技术、自适应滑模控制器与有限元等技术作为支持，提出了虚拟仿真转台的系统构想。其中针对实际转台系统的未知非线性、外界干扰和参数摄动等不确定因素的影响，设计并实现一类自适应滑模控制器进行虚拟转台系统的实时控制。同时，通过ADAMS软件平台实现了虚拟转台样机系统及其功能，并将自适应滑模控制器调入虚拟转台样机，最终实现机械模型和控制方法进行联合仿真分析，获得最终虚拟转台的特性。仿真结果表明，虚拟转台样机的设计与实现大大提高了转台的设计效率，为后续转台的控制系统渊试提供强大的技术支持。     

AOS虚拟信道复用技术研究与仿真

为有效传输空间数据系统不同业务类型的大容量、高速率数据,AOS中各虚拟信道以时分复用的方式共享同一物理信道,通过对数据类型的分析,设计了一种边界可移动的VIP/同步/异步混合复用方式,并确定了同步虚拟信道和异步虚拟信道的调度策略。从各虚拟信道的吞吐量、剩余量、缓存需求和延时性能角度进行仿真,结果表明该复用技术兼顾了不同业务数据的特征,比全同步复用方式具有更高的复用效率,比全异步复用方式具有更好的公平性,可保证信道合理高效利用。
     

基于远程实时数据的导弹虚拟飞行仿真

以基于远程实时数据的导弹虚拟飞行仿真为例,着重探讨了三维模型、虚拟场景的建立以及实时数据在视景仿真中应用的方法.通过仿真实现了基于实时数据的导弹虚拟飞行的三维可视化显示.可用于实时、直观地监测导弹飞行中的姿态及轨迹,提高了导弹虚拟场景的逼真度和实时性.     

基于精度模型的虚拟装配技术研究

产品设计过程中对其进行虚拟装配和分析,可以尽早发现实际装配过程中可能存在的问题,在产品整个装配过程中零部件的公差对能否装配成功具有重要的影响。研究了基于装配精度模型的虚拟装配技术,主要包括装配工艺规划、产品可装配性分析与评价、公差分析与综合、装配仿真等,基于装配中公差的传播,详细分析了产品可装配性及评价方法,并将其应用到系统中实现。     

载人航天器虚拟维修环境的设计与实现

文章详细介绍了载人航天器虚拟维修流程和虚拟维修环境的构建方法及其在软件环境中的实现,并利用此方法对“天宫一号”在轨更换操作的全过程进行了仿真分析,得到了仿真的操作流程、可视／可达性和物品通过性的分析结果。结果表明,该虚拟维修环境可有效仿真设备的维修操作流程,满足载人航天器维修性设计验证需求。     

飞行器设计与试验的虚拟样机技术

虚拟样机是建立在CAD/CAM、系统仿真和虚拟现实基础上的一种新概念技术，它将成为未来飞行器设计、运行和实验的重要技术手段。本文探讨了飞行器虚拟样机设计与仿真环境系统框架，对虚拟样机设计环境的系统结构、建模和虚拟实验进行了详细介绍，包括研究意义、发展背景、概念定义、设计要求、系统构成和研究开发任务等内容，旨在探讨面向飞行器系统虚拟样机及设计环境的研究与开发思路。     

基于IGES标准的NURBS虚拟仿真模型生成方法

为了生成光滑表面的虚拟模型,提出了一种基于IGES标准的NURBS虚拟仿真模型生成方法。文中详细讨论了该方法的实现过程,通过分析IGES标准,从中总结出NURBS实体模型的层次结构;设计了符合该标准的数据结构,给出了正确绘制NURBS虚拟模型的方法,最后使用实例验证提出的方法是切实可行的。     

基于UG的虚拟制造

介绍了基于现代数控虚拟制造技术的基本内容,并以某零件为例进行了详细工艺分析与虚拟制造仿真技术研究,进行了该零件的切削仿真,开发了后置处理器,实现了机床碰撞系统的虚拟仿真。为解决此类复杂零件的高效数控加工提供了新的方法。     

基于虚拟仿真的维修性定量指标验证方法

针对现有装备维修性定量指标验证方法的不足,研究了基于虚拟仿真的装备维修性验证方案,提出了一种在虚拟环境中装备维修性定量指标验证的方法,并以装备的动力系统为例进行了验证.该方法对于实现在装备数字样机设计过程中同步开展装备维修性验证工作,从而提高装备维修性水平,具有重要参考价值.     

复杂航天器结构火工冲击环境预示方法研究

针对复杂航天器结构在宽频、瞬态火工冲击载荷激励下其响应难以预示的问题,以某型复杂卫星结构为研究对象开展了火工冲击环境预示方法研究。首先,推导了基于加速度频响函数(FRF)的虚拟模态综合法(VMSS)的理论公式。对于复杂卫星结构各子系统动力学特性存在较大差异的特点,建立了有限元-统计能量分析（FE-SEA）混合模型,并进行响应计算,获得了加速度频响包络曲线及模态数曲线,为虚拟模态综合法的响应预示提供输入。然后,对复杂卫星结构推进舱底板和侧板的火工冲击响应进行了计算分析。最后,将计算结果与整星火工分离冲击试验结果对比发现两者基本保持一致。研究结果表明,联合FE-SEA混合建模技术和虚拟模态综合法能够对复杂卫星结构火工冲击环境进行较为精确地预示。     

基于VRML的航天模拟训练系统

使用虚拟现实建模语言（VRML）建立一个航天地面设备仿真实验和导弹弹体虚拟装配的模拟训练系统，操作者可使用浏览器通过网络进行交互式的虚拟实验和弹体装配，实现航天工程中部分高成本，高代价的实物操作训练功能，该系统具有较好的真实效果，显示了虚拟现实技术在航天工程中的广阔应用前景。     

虚拟样机技术在双模制导系统研制中的应用

将虚拟样机技术用于双模制导系统的研制。以Pro／E为三维实体特征建模工具，MSC、ADAMS为运动学和动力学分析工具，Matlab为控制分析软件，对机械系统和控制系统进行联合分析和调试。给出了机械模型、控制模型和两者间的输入输出，以及目标运动模型的建立方法。试验结果表明，所设计的虚拟样机能用于动态校核、参数优化、回归设计和演示验证，并能进行运动分析和干涉检测、跟踪以及交班试验等。     

整体壁板结构弯曲成形分析的等效塑性模型

大型整体壁板结构参数及成形工艺参数优化需要对壁板成形进行大量的非线性仿真计算,详细模型在计算时间和资源消耗方面难以接受,且不易收敛。通过弹塑性力学及回弹分析,基于应力和回弹后的变形等效,考虑了材料塑性变形强化效应,将整体壁板简化为某一虚拟材料的平板进行弹塑性弯曲等效分析。压弯和滚弯成形数值算例分析表明:在工程常用的弯曲半径范围内,变形计算误差在3.5%以内,应力误差在5%以内;等效模型大大减小了建模时间和资源,计算效率提高了70%以上,且计算易收敛;等效模型可以替代详细模型,为大型整体壁板结构参数及工艺参数优化、大型复杂形状壁板成形提供了快捷的分析方法。     

对接机构动力学仿真

以神舟飞船的对接机构为研究对象,介绍了不同研制阶段仿真的任务规划,给出了研究中的对接机构仿真分析的捕获缓冲参数设计、数字样机、对接过程动力学仿真评估、试验验证与模型修正,以及对接动力学试验等。     

基于模糊逻辑的月球车逆运动学求解方法

研究了月球车逆运动学问题，即在月面数字地形图、月球车水平面坐标和航向角给定时，实时估计6轮摇臂转向架式月球车质心高度、位形（configuration）和姿态中的俯仰角和横滚角的问题。分析了6轮摇臂转向架式（rocker-bogie）月球车运动学模型，提出使用模糊逻辑结合虚拟传感器快速实时求解月球车逆运动学问题的新方法。此方法在月球车三维仿真平台中得到验证。实验结果表明此方法求解速度小于1／40s，同时保证月球车车轮到地面的距离小于0．02m。     

基于虚拟仿真技术的探月工程二期航天器总装工艺设计

文章基于虚拟仿真技术在航天器总装工艺设计中的应用,以探月工程二期“嫦娥三号”的总装工艺设计为对象,对航天器虚拟总装环境的建立过程和方法进行了具体描述,对虚拟仿真技术在总装工艺流程设计、实施方案设计、工装优化设计以及人机工效分析等几个方面的应用进行实施效果评价。结果表明,虚拟仿真技术有助于航天器总装工艺方案和流程设计的优化,能增强工艺设计的可实施性,提高地面支持设备设计的合理性,并可降低工艺设计过程对工艺人员个人经验的依赖。     

电磁式舵机的驱动设计试验与仿真

针对一种电磁式舵机,基于虚拟仪器技术设计了相应的测试系统,对舵机的动态性能进行了测试分析。考虑到铁磁阻的非线性和漏磁通的分散性,本文采用磁路微分法建立了舵机电磁铁的数学模型,对其动态特性进行仿真分析。结果表明:舵机的性能满足系统设计要求。试验结果与仿真结果基本一致,仿真计算可以用于舵机性能的优化与分析。     

斜装冗余传感器的分布式导航系统研究

为了满足低成本、高性能惯性导航要求,解决传统单一主惯导系统的成本高、体积大等问题,利用低成本MEMS惯性传感器,采用传感器斜装冗余配置,在最优卡尔曼滤波的基础上提出了一种基于虚拟传感器的最优信息融合技术,简化了测量系统的动态模型,减小计算的同时提高了测量精度。将斜装冗余惯性测量节点安装在载体的不同位置构成基于斜装冗余传感器的分布式导航系统,分析了分布式结构,利用基于虚拟传感器的等效模型,设计了分布式导航系统的测量融合系统。通过仿真试验,校验了基于虚拟传感器的最优信息融合有效地提高了测量精度,基于斜装冗余传感器的分布式导航具有较高的导航精度,同时证明此方法具有一定的抗干扰能力,能够抑制载体局部随机扰动对导航性能的影响。