复杂产品多学科虚拟样机元建模框架

为实现复杂产品虚拟样机中各类多学科异构模型的有效重用和集成,以制造领域广泛存在的复杂产品为对象,讨论了复杂产品虚拟样机的多学科特点及其对传统建模仿真理论带来的挑战;结合元对象机制和面向组件的建模思想,提出了一种新的面向复杂产品多学科虚拟样机的元建模框架,并对框架中各抽象层次模型规范(元元模型、元模型和系统高层模型)进行了形式化定义和语义讨论.在起落架多学科虚拟样机应用实例中,基于元建模框架中的系统高层模型进行了产品的统一建模描述,实现了复杂产品中多学科异构模型的更高层次抽象和集成重用,验证了元建模框架的有效性.     

基于构架重用的虚拟操作训练领域仿真系统的研究

对于虚拟操作训练领域仿真系统构架的研究,不仅能统一系统的建模方法,还能实现对软件系统构架和构件最大程度的重用。针对虚拟操作训练领域,本文提出了其仿真系统的可重用构架,以及基于该构架的系统建模方法和仿真引擎的设计方法,以方便用户快速产生基于构架的不同类型特定虚拟操作训练领域应用系统的仿真方法。     

基于仿真组件的数字样机运动模型构建与重用

为了提高产品仿真建模的效率并增强仿真模型的可重用性,提出了一种机械产品虚拟样机运动模型的构建方法。利用仿真组件表达产品机构的设计知识,描述了机构中与运动学相关的各种信息。建立了关键设计参数与产品CAD模型设计信息之间的相互映射关系,通过修改关键参数实现快速重用机构的运动仿真模型。采用数值算法对模型进行分析求解,获得产品机构中各零部件的各种运动行为数据,并在虚拟环境中进行了运动仿真展示其运动学行为。该方法在虚拟环境下机械产品性能评测中得到应用,并利用某型号汽车的转向和悬架系统进行了验证。通过仿真实例表明,该方法具有较好的实用性和扩展性。     

虚拟企业经营过程仿真的联邦建模框架

为使虚拟企业的经营过程仿真建模能快速地响应虚拟企业的变化，提出了一个支持虚拟企业经营过程仿真模型重用、重构和规模扩展的联邦建模框架。该框架分为两个阶段，在成员企业经营过程仿真建模阶段，为了重用成员企业的经营过程仿真模型，成员企业的经营过程被分为外部触发过程、内部触发过程和混合触发过程，将每个外部触发过程仿真模型和混合触发过程仿真模型作为一个原子经营过程仿真模型来建立。在虚拟企业经营过程仿真建模阶段，通过组合成员企业的原子经营过程仿真模型，以经营过程仿真联邦的方式，建立虚拟企业经营过程的仿真模型。讨论了基于高层体系结构实现虚拟企业经营过程仿真联邦建模的关键技术。最后，结合某型号直升机旋翼虚拟设计过程，给出了建立虚拟企业经营过程仿真模型的实例。     

基于模糊客户需求信息的设计检索技术的研究

以客户参与为核心的可重用设计是面向大规模定制设计的一个重要特征。设计检索是设计重用的一个关键技术之一。针对基于相似度范例检索存在的不足,将神经网络引入设计检索的研究之中,提出了基于神经网络的设计检索模型。并且通过对模糊需求信息的建模,使设计检索模型更适合于表达设计重用的工程实际。仿真和实例表明,基于神经网络的设计检索方法优于一般的基于相似性范例的检索方法,尤其在基于模糊客户需求信息进行设计检索时,相应的检索效果和柔性更好。     

面向服务的离散车间可重构制造执行系统研究

为有效地集成生产装备和操作工人实现在线的数据采集与信息交互,提出了一种面向服务的离散车间可重构制造执行系统,该系统通过实时数据采集与信息交互平台的构建,实现了与装备的集成化运行,并为操作工人提供了一个实时的信息采集与信息交互的工作平台。在此基础上,提出了一个四维的系统模型,该模型包括基于模型驱动的系统构建方法、面向服务的系统体系结构、基于服务的可重构单元构建方法和面向服务的系统集成技术。其中,通过模型驱动的系统构建方法,实现了系统模型与系统实现的统一,以及系统的跨平台重构;通过基于服务的可重构单元构建方法,构建不同粒度的服务、基于动态服务组合的流程编排,实现了业务功能的重用和动态的流程重构。最后,基于上述系统架构和实现方法,进行了系统开发和应用试点。     

基于可拓元模型架构的产品资源全性能模型

为满足产品全生命周期业务过程中对产品资源的动态需求,以元对象机制和可拓论为基础,提出了产品资源全性能模型.该模型由服务需求、服务行为和产品资源等要素组成.在元模型架构的基础上,将可拓论的物元形式化描述引入面向对象技术,定义各组成要素,并对已经规范化的组成要素进行不同粒度的事物元封装,使其成为可重用的集成单元,以集成并提升产品资源的表达能力,快速搜索能力和服务封装能力,突出产品资源的全性能性.最后,通过实例验证了所提模型的实用性和有效性.     

基于领域业务模型的可重用构件设计方法

为获取具有较高重用度的业务构件，提出了一个基于领域业务模型的可重用构件设计方法。通过对现有业务模型的分析，提出了一个面向构件化分析的领域业务模型，描述了组成模型的业务元素，以及元素之间的关系。通过分析该模型中表达相同业务需求的特征，给出了等价特征集的划分算法和基于业务元素关系图的构件识别算法。在构件的识别过程中，给出了计算多个业务元素之间相似度的公式和测量业务构件粒度的方法。最后，开发了可重用业务构件提取工具，以帮助软件设计人员从领域业务模型中获取高质量的可重用业务构件。     

面向设计重用的有限元仿真分析集成信息模型

针对有限元建模过程繁琐、信息难以重用、仿真分析效率小高等问题,提出了面向设计重用的有限元仿真分析集成信息模型.分析了有限元仿真集成信息模型的结构组成,通过提取与集成有限元仿真分析的已有信息,利用ANSYS参数化编程语言与宏命令进行二次开发,实现了有限元仿真分析的过程与信息重用.所提方法已在产品开发中得到应用,有效地提高了仿真分析的效率.     

经营过程仿真的层次建模机制

为使经营过程仿真工具对分解机制、层次化描述和模型重用提供支持，提出了基于扩展IDEF3方法的分层次的仿真建模方法。该方法继承了IDEF3模型的层次分解描述能力，从活动到实体、资源、角色等对象都支持不同抽象层次的集成建模。在仿真建模过程中，不同人员在不同的抽象层次上建立相应的活动，并在一致性验证的基础上不断迭代改进，直至最终得到满足仿真要求而且可以在不同层次上实现语义一致的模型，从而为不同层次人员共同开展仿真建模工作提供了良好的合作机制。最后进行模型的综合，从而实现模型的重用。     

产品几何规范中非理想表面的多尺度表征

考虑目前多数计算机辅助公差工具仅能针对具有理想几何表面的CAD模型,无法从物理几何角度真正反映制造误差,本文研究了非理想表面的多尺度表征,提出了一种能够表征产品表面及其截面轮廓宏观及微观多尺度形貌误差的非理想表面模型。首先,提出了一种利用离散小波实现形貌误差多尺度仿真的方法;其次,针对实际工件,利用离散小波对其表面及截面轮廓采样数据进行形貌误差多尺度仿真;最后,对形貌误差各尺度成分进行合成,得到具有多尺度形貌误差成分的工件三维表面及其二维截面轮廓的非理想表面模型。仿真及实验结果表明:利用提出方法可以实现具有多尺度形貌误差的非理想表面模型表征;仿真所得粗糙度R_a值与白光干涉仪测量所得值的平均相对误差不超过4%。得到的结果证明了提出方法的正确性和可行性,为更加全面地表征产品的非理想表面模型提供了有效途径。     

设计复用及其若干关键问题研究

介绍复用技术的基本概念，并对复用过程进行了研究；建立了一般复用过程的数学模型；讨论了设计复用的关键问题，并分别给出了相应的解决方案。     

柔性制造系统稳健性优化配置研究

为将稳健设计引入到柔性制造系统的优化配置中，提出了一种可实现柔性制造系统稳健性优化配置的集成设计方法。该方法结合实验设计、仿真实验和数据分析，拟合出系统的响应曲面模型。通过对模型的优化处理，实现柔性制造系统稳健性优化配置。针对一个工程实例，给出了这种集成设计方法的具体实现过程。结果表明这种方法是有效可行的，对于复杂系统的稳健设计具有一定的适用性。     

基于Matlab/Simulink的导弹三通道弹道仿真

提出了基于MATLAB／Simulink的导弹三通道弹道动力学模型仿真方法。分析了运动受力情况，给出导弹空间六自由度运动动力学模型，对在某初始条件下的三通道弹道进行了仿真和分析，结果很好地反映了弹道特点，证明该仿真方法有效可行。     

衍射光栅刻划机微定位系统控制器设计

针对衍射光栅刻划机开环控制的定位精度不能满足指标要求的问题,在刻划机已有的状态和结构下,设计了微定位系统的控制器。首先,介绍了衍射光栅刻划机,分析了微定位系统及其定位精度指标。然后,运用系统辨识的方法,设计了微定位系统的扫频实验,建立其数学模型。接着,提出了在已有数学模型的基础上,运用实际测量数据和MATLAB/Simulink软件仿真试凑来设计控制器的方法,并设计了满足精度指标要求的控制器。最后,将设计的控制器应用于微定位系统并进行模拟刻划实验,实验结果可知:所设计的微定位系统控制器定位精度基本满足指标要求,其中峰-峰值小于40 nm,RSM值总体略大于2.8 nm。     

基于Plant Simulation的导弹装配生产线仿真技术研究

生产线仿真是对导弹装配生产进行生产规划、生产调度和生产计划制定的有效手段。针对某型导弹生产过程中工位分配、产能平衡、AGV数量规划和路径规划等问题,建立了基于Plant Simulation的导弹装配生产系统仿真模型,提出物流仿真技术与管理运筹学相结合的可行性操作方法,并进行理论分析与仿真实验。仿真结果验证了该方法的有效性,表明了仿真技术在导弹装配系统中的良好应用前景。     

导弹总体设计快速生成系统CASE库的构建

导弹总体方案的论证和总体设计过程是一个包含了对知识的继承、集成、重用、创新和管理的复杂过程。在产品数据管理(PDM)系统平台上，提出了基于知识的导弹总体设计快速生成系统CASE库的构建方法。在导弹总体设计的概念设计阶段，可以使用CASE库，根据导弹的战术技术要求和国内、外已有导弹型号，快速、方便地进行集成环境下的匹配设计。     

新一代GPS标准中非理想表面模型的建模方法

本文重点研究在新一代产品几何技术规范标准下如何将非理想表面模型以离散数学的方法表达出来。利用马尔科夫链蒙特卡洛仿真技术(MCMC)和基于主成分分析(PCA)的全局建模法来实现考虑几何约束和公差规范的具有随机误差的非理想表面模型的仿真分析;利用统计形状分析方法(SSA)和基于广义Darboux结构的局部建模法来实现在制造过程中产生的系统误差的非理想表面模型的仿真分析;并引入平均非理想表面模型概念及其统计分析方法对产品变形趋势进行预测。最后以实际工件为对象,通过本文提出的方法得到了其非理想表面模型的仿真结果,并对其仿真效果进行了综合分析,分析结果证明了本文提出方法的正确性和可行性。     

复杂产品虚拟样机工程中模型库管理系统的研究与实现

为了解决复杂产品虚拟样机工程中的仿真模型、文档的规范化管理和可重用的问题，参考产品数据管理使能器的管理模式，基于．NET框架技术开发了模型库管理系统。该系统由用户界面层、业务逻辑层和文件／数据层组成，其中，业务逻辑层包括基本服务、用户安全管理、模型结构管理和文档管理等模块。详细介绍了该系统的体系结构、功能、特点及实现方法。另外，该系统实现了虚拟样机工程中的建模、项目管理、可视化等部分的模型／数据共享及规范管理，采用了远程对象发布技术，使软件实现层次清楚，保证了可扩展性。