人工免疫系统及其模型分析

目前,受生物免疫系统启发而产生的人工免疫系统(Artificial Immune System,AIS)作为计算智能研究的新领域正在兴起。文中侧重以AIS的基本原理为线索,对其模型加以系统综述。介绍了人工免疫系统的生物原型及生物免疫系统模型。在此基础上讨论了3种人工免疫系统的网络模型:aiNet、骨髓模型及有限资源人工免疫系统。分别介绍了这3种主要模型的来源,详细描述了各个模型的基本思想,并归纳出各个模型的特征。     

基于双闭环PID控制的球棒控制系统设计

球棒系统是典型的开环不稳定非线性系统,是机电控制的典型课题.以球棒控制系统为研究对象,首先对系统进行受力分析,建立相应的数学模型,并将非线性模型线性化;然后根据系统模型采用根轨迹法设计控制器,使球棒系统稳定;最后利用matlab的simulink工具进行仿真,获得了较好的控制性能.通过该系统的设计,说明了机电控制系统设计的一般步骤,提供了一套利用matlab进行控制器设计和仿真的方法,对机电控制系统设计具有很强的借鉴意义.     

基于EJB和HLA的潜艇作战仿真系统设计与实现

研究的目的是建立一个更具有重用性、扩展性和灵活性的潜艇作战仿真系统。在分析了系统需求的基础上,提出了基于EJB(企业级JavaBean)和HLA(高层体系结构)的潜艇作战仿真系统架构,建立了包含基础模型、装备模型和兵力模型的潜艇作战仿真模型系。详细描述了基于EJB的潜艇作战仿真模型、仿真数据库访问、基于HLA的联邦对象模型以及联邦成员的设计与实现。介绍了系统的部署以及一个仿真实例的运行过程。运行结果表明,该系统运行稳定可靠,部分模型得到重用,验证了系统设计方案的可行性。     

指挥自动化系统仿真模型的描述与实现

指挥自动化系统是打赢高技术战争的关键。对指挥自动化系统进行作战效能评估具有重大意义。指挥自动化系统效能仿真与评估将系统、信息、仿真三者有机结合，以指挥自动化系统的支持能力为中心。该文主要研究其中的仿真模型，采用UML中的类图与对象图对指挥自动化系统仿真模型进行描述，并利用C 语言实现了模型描述。     

流域模型库管理系统初步研究*

关于模型库的理论与应用发展已经取得了很多进步,试图将成熟的关系型数据库系统技术与模型库理论集成在一起,来实现基于参数元的关系型流域模型库管理系统的建设。探讨开发过程中的几个关键技术性问题：模型的存储形式、模型的选择、参数规则、模型集成、模型与方法库、数据库、GIS的集成等。它参照了其他模型库建设的思想,但是又更为简捷方便,可以快速地选择用户需要的模型,并快速与GIS数据库进行数据交换,达到运行模型和集成模型的目的。     

大型高空台进排气控制半物理仿真系统设计

为构建大型复杂高空模拟试车台进排气控制半物理仿真系统,提出了仿真模型和实物部件相结合的系统设计方法。依据系统结构组成及工作机理统筹规划系统仿真模型和实物部件,利用理论建模、系统辨识方法建立仿真模型,并基于PLC完成系统设计和软件开发,最终将仿真模型和实物部件高效统一形成半物理仿真试验台。通过仿真平台实现了系统一体化虚拟仿真,结果表明系统运行可靠稳定,能够准确模拟真实发动机试车过程。     

System-on-chip design by proof-based refinement

Systems-on-chip (SoCs) and SoC architectures provide a collection of challenging problems related to specification, modelling techniques, security issues and structuring questions. We describe a design methodology integrating the event B method and characterized by the incremental and proof-controlled construction of SoC models. The essence of the methodology is the refinement of models, starting from system requirements and producing event B models for characterizing the system under development. The refinement is a unifying concept that ensures the consistency of the different models produced and our contribution is an illustration through a case study, namely a system for measuring the parameters of audio/video quality in the digital video broadcasting (DVB) set of digital TV standards. The first part is the derivation of an architecture of parameters from the document ETSI TR 101 290 and the validation of the architecture using invariants of B models. The second part is the proposal of B models of the SystemC scheduler and an instantiation of these abstract models of the simulation semantics by parameters of the SystemC codes automatically translated from the B models of the DVB system. Finally, the third part relies upon a proof-based methodology for deriving an operational semantics of a given system that is expressed by an event B model including invariant properties.     

An appropriateness framework for the Dutch Meuse decision support system

Models are essential in a decision support system for river basin management. In a decision support system for integrated planning and management, the use of appropriate models is important to avoid models being either too simple or too complex. In this paper, appropriate models refer to models that are good-enough-but-not-more-than-that to obtain an acceptable ranking of river engineering measures under uncertainty. A systematic approach called ‘appropriateness framework’ is proposed to determine appropriate models that can be used in a decision support system. The approach is applied to a decision support system for the Dutch Meuse River. One important component of this decision support system, flood safety, is used in this paper to demonstrate how this approach works. The results show that the approach is very useful in helping to determine appropriate models. Potential applications of the approach in other decision support systems are discussed. The approach presented in this paper is designed as a tool to stimulate the communication between decision makers and modelers and to promote the use of models in decision-making for river basin management.     

面向系统辨识的离散系统模型类库

本文分析了系统辨识中常用的几种离散系统模型的结构,这些离散系统模型及其预测器模型在形式上都能表示成线性回归模型,并且一个复杂的模型能由几个简单的模型所构成。根据离散系统模型结构的这些特点,我们用面向对象的程序设计思想,用“类”的概念来实现各种离散系统模型,从而形成离散系统模型类库,并可由此派生出其它更具针对性的模型类。此离散系统模型类库和递推辨识算法类库结合在一起,可方便地构成完整的系统辨识程序。本文将介绍这一离散系统模型类库的层次结构及模型类库在系统辨识中的一些应用,给出两个例子。     

Model-based manufacturing integration: A paradigm for virtual manufacturing systems engineering

Current manufacturing system design methodologies produce multiple models of the eventual manufacturing system. These models reflect either the designers view of some subsystem, like materials handling, some level of abstraction, or some developmental stage in the design of the system. These models serve to break the complex system design into smaller, more manageable sized problems. This paper makes a case for the need to integrate these models before the physical system is constructed.     

基于Patran二次开发的飞机尾翼有限元建模方法

分析几种有限元建模的方法和平台的优缺点,用Patran的PCL通过增设特定的命令和窗体等开发飞机尾翼建模模块,并集成材料特性模块,形成一套由总体布局的几何信息直接生成,可进行应力分析的有限元建模系统.     

Isabelle在分析安全操作系统状态机模型中的应用

为了解决已有的状态机模型的形式化框架在分析安全操作系统状态机模型时不够直观、简洁的问题,提出了一套使用Isabelle工具对安全操作系统模型状态中的类型、变量、常量、关系、映射、函数,以及模型中的安全不变量和状态迁移规则进行形式化描述的新方法.通过实际验证一种典型的安全操作系统状态机模型--可信进程模型,总结出了有效地使用Isabelle辅助形式化设计、分析、验证模型的策略.     

Structural simplification of modular bond-graph models based on junction inactivity

The modular modeling paradigm facilitates the efficient building, verification and handling of complex system models by assembling them from general-purpose component models. A drawback of this paradigm, however, is that the assembled system models may have excessively complex structures for certain purposes due to the amount of detail in the component models that has been introduced to promote modularity. For example, a multibody system can be modeled using generic rigid-body models with 6 degrees-of-freedom (DoF) to represent the components of the system, but then constraints have to be added to the model to match the DoF of the system. This work presents a structural simplification technique that can detect such unnecessary complexities in a modular bond-graph system model and eliminate them without compromising accuracy. To this end, the activity concept in the literature is extended to define “inactivity” for junction elements, and simplification is obtained by detecting and eliminating inactive junction elements and by propagating the implications. It is shown by example that this simple idea can result in models that are conceptually and computationally more efficient than the original modular models. The realization-preserving and input-dependent characteristics of this approach are highlighted.     

复杂信息系统分布式决策融合模型及应用研究

针对复杂信息系统信源为涉及多个不同专业背景的多源异类、异构信息,融合过程必须将多个异构模型集成起来进行联合问题求解的特点,提出了一种新的复杂信息系统分布式层次化决策融合模型,实现了集成神经网络组与专家系统及改进的分布式D-S证据推理模型的融合、特定领域中理论及经验模型与上述模型的融合,改进的D-S证据推理模型解决了当证据矛盾时导致错误结果的问题。油田剩余油分布及潜力预测的应用,表明提高了预测的精度和可靠性,为复杂融合系统的工程实现提供了重要的提示。     

基于UML的软件体系结构建模方法研究

模型的有效集成是软件系统建模的关键。然而,通常基于UML的软件系统的四个模型中,从用例分析模型到其它设计模型之间存在一条很难逾越的鸿沟。本文通过引入软件体系结构模型,提出了基于UML的软件体系结构建模方法,进一步完善了软件系统的建模。     

基于电渗流的微流控混和芯片系统级建模技术研究

微流控混合芯片是微流控芯片系统中的重要组成部分,其混合效率直接影响后续反应产物的分布和反应体系的容量.文中对基于电渗流驱动的微流控混合芯片的系统级建模技术进行了研究,本研究首先结合基于电渗流驱动的微流控混合芯片的控制方程,对系统各组件的参数化行为模型进行了提取,在此基础上编程实现了系统各组件的多端口组件模型,构建了基于电渗流的微流控混和芯片系统级模型,模型仿真结果与有限元方法相比,相对误差为2.5%,而仿真速度却远远高于有限元方法.表明该方法在不显著损失系统精度的前提下,可以更加有效的对系统性能做出评价.     

一类非最小相位系统分层递阶多模型解耦控制器

针对多模型控制方法中模型数目巨大,计算时间长等问题,提出了分层递阶结构多模型自适应前馈解耦控制器.该控制器中固定模型集采用分层递阶结构,基于切换准则逐层搜索最优模型,动态构造下一层固定模型集实现完全覆盖.最后一层添加自适应模型消除稳态误差.针对非最小相位系统,将系统的耦合作用视为可测干扰,采用前馈方法予以消除.最后给出全局收敛性分析.仿真结果表明,与常规多模型控制方法相比,极大地减少了固定模型的数量.而当模型数目相同时,系统的暂态响应、解耦效果得到极大改善.     

舰船作战系统和武器系统仿真建模分析

仿真模型是系统仿真的基础，仿真模型的准确性是极为紧要的，它直接影响仿真系统和仿真结果的逼真度，而且仿真模型也决定了仿真系统的性能指标，随着武器装备技术的快速发展，对仿真模型的发展也提出了更高的要求。为了使仿真模型在工程型号研制全过程中发挥更大的作用，该文描述了舰船作战系统和武器系统仿真模型的研究重点，详细介绍了舰船作战系统和武器系统仿真模型的分类，客观分析了舰船作战系统和武器系统仿真模型存在的一些问题，提出了相应的解决方法，有利于提高仿真模型的实际应用效果。     

一类时变系统的多模型切换动态调节控制算法

当被控对象参数所在的不确定区域未知时, 多模型切换调节等控制算法虽然最终可以使系统达到期望特 性, 但随着不确定区域的增大, 系统需要增加大量的模型才能满足快速性等方面上的要求. 因此, 为了实现一类时 变系统在只增加少量模型时便能够满足期望控制性能的目标, 提出了多模型切换动态调节控制算法. 此算法在不 确定区域内分配若干上层模型, 在双切换机制的监督下, 利用动态分配方法, 在最优上层模型所在的子区域分配出 若干下层模型, 在与自适应模型的协作中, 设计最优控制器, 保证了系统的暂态和稳态响应. 在数值仿真与故障卫星 系统的仿真研究中, 结果表明了多模型切换动态调节算法在暂态性能方面优于多模型切换调节算法, 并验证了此算 法的有效性.     

一类非最小相位系统的多变量多模型解耦控制器

为解决系统暂态响应变差问题，提出一种基于多模型切换的多变量直接自适应控制器，通过加权多项式矩阵的选择，可消除稳态误差，实现静态解耦控制，该控制器由多个参数已知固定模型和两个自适应模型构成，多个固定参数控制器模型可由系统参数模型通过映射直接得到，并与邻城一起完全覆盖控制器参数模型集，仿真结果表明，对于非最小相位系统，暂态响应可得到明显改善。