复杂系统虚拟样机协同建模/仿真支撑平台

为了将建模 /仿真 /项目管理技术协同、集成地应用于复杂系统虚拟样机的全生命周期 ,构建了复杂系统虚拟样机协同建模 /仿真 /项目管理支撑平台。该平台建立在Windows操作系统、TCP/IP网络协议、商用关系数据库以及支持异地协同及仿真资源共享的仿真网格基础上 ,支持复杂系统设计目标下各分系统的协同建模与仿真。该平台的四层结构分别为技术支持层、角色 /权限管理层、功能驱动层和用户界面层。文章还对系统设计、开发与应用过程中的各类数据、模型、工具、人员以及过程进行管理与优化 ,并对各层次的功能设计、实现方案以及研究现状进行了具体说明。该平台可为产品的全生命周期设计和评估提供支持 ,达到降低成本、提高效率的目的     

虚拟样机多学科协同设计与仿真平台实现技术

在分析产品协同开发平台的功能框架以及主要协同模式的基础上，深入研究了虚拟样机多学科协同设计与仿真平台的分布式计算模型，及其协同运行管理、协同产品开发资源库管理、分布数据的协同交互管理与系统实现技术。基于COM／DCOM的建模与仿真工具协同、支持仿真联邦管理的数据库设计和CORBA的应用实现技术，开发了原型系统。该系统支持Internet网络环境下各种建模与仿真工具跨平台、分布交互与异构集成，可有效支持复杂产品虚拟样机的协同开发。     

面向多学科虚拟样机协同仿真的仿真网格技术研究

针对目前多学科虚拟样机协同仿真应用中面临的多学科交互协同能力差、资源动态调度分配难、系统容错能力和柔性差、动态资源可重用性差、规模易受限制等问题，首先提出了一种新的解决途径——构建仿真网格，进而较为详细地介绍了面向多学科虚拟样机协同仿真的仿真网格技术的部分研究成果，最后，介绍了典型的应用案例，并给出了结论和下一步的工作展望。     

Web的多学科协同设计与仿真平台及其关键技术

虚拟样机多学科协同设计与仿真平台是虚拟样机支撑环境的重要组成部分，在航空、航天、造船、汽车等复杂产品虚拟样机开发中有着广泛的应用。通过对虚拟样机开发环境中多领域建模与仿真技术的需求分析，研究了协同设计与仿真平台的系统构成、关键技术和实现方案，支持跨平台和网络环境下对各设计与仿真工具之间的数据共享和各类工具的应用集成，并开发了基于Web的原型系统。通过初步应用实践，表明该系统能有效地支持复杂产品虚拟样机的协同开发。     

多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究

针对面向多学科虚拟样机开发的协同建模与仿真平台,建立了其系统体系结构和技术体系结构。提出了该平台解决多学科虚拟样机协同建模与仿真问题中的4项关键技术,包括：①面向模型的多领域协同仿真技术;②基于系统工程理论和组件技术的建模技术;③网格技术和微软自动化技术;④采用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术。给出了一种符合并行工程思想的基于该平台的虚拟样机开发过程模型。最后,简要介绍了该平台在船舶领域的一个应用范例,以及在航天、船舶和卫星等领域的初步实践,表明该平台能有效支持虚拟样机工程。     

机电系统虚拟样机协同建模与仿真技术研究

针对机电系统虚拟样机设计的需要，在单学科仿真建模的基础上，进行基于仿真软件接口的多学科协同建模与仿真分析。以工业机器人虚拟样机的关节运动控制为例，利用ADAMS／Controls模块，将动力学模型通过接口变量与控制模型进行连接，建立连杆一关节执行机构多体动力学与运动控制协同的虚拟样机多学科集成模型，并进行协同仿真运行，表明基于仿真软件接口的协同建模与仿真方法能够有效支持机电系统虚拟样机的开发技术研究。     

普适化仿真网格研究

为解决互联网(包括局域网和广域网)上仿真模型资源的共享与重用、协同互操作、动态优化调度运行,更好地增强仿真应用的自适应性、游牧性和智能性,将仿真网格技术与普适计算机技术相结合,提出了普适仿真网格的概念.介绍了普适化仿真网格的技术内涵,研究了普适化仿真网格的体系结构,具体阐述了普适仿真网格的部分关键技术.最后通过原型系统的实现与简单的应用示例,证明了这种普适仿真网格能满足用户的需求.     

建模/仿真资源的网格化及其开发工具

为解决已有仿真资源在广域网上重用的问题，针对建模／仿真资源的特点对其网格化进行结构划分，提出了仿真资源网格化三层结构框架，以构建通用的建模仿真资源网格化支撑环境。该三层结构包括模型层、网格服务封装层和网格服务应用层。根据三层结构的特点，针对核心的网格服务封装层，开发了网格服务自动部署开发工具，实现服务封装的自动化，对仿真资源网格化三层结构的实现提供支持，从而达到了重用已有仿真资源、提高仿真资源网格化开发效率的目的。最后，介绍了利用三层结构和自动部署开发工具实现的仿真模型网格化应用实例。     

支持协同制造的制造网格平台研究

为支持虚拟企业间的协同，借鉴网格技术和网络化制造运行机制，讨论了制造网格的定义，提出了制造网格体系结构及制造网格协同制造平台模型。通过采用Globus Tookit3提供的元计算目录服务和各种组件，设计了制造网格资源管理系统，实现了制造资源的封装、发布、搜索、信任评估、优选评估等管理。结合Agent技术开发了制造网格任务管理系统，实现了制造网格制造任务的分解、分配、调度等管理。建立了应用原型，说明了制造网格平台的应用过程。     

虚拟样机工程中多学科模型的描述与集成

为解决虚拟样机工程中多学科产品模型的重用与互操作问题,提出了一种协同建模仿真框架及其相应的模型描述方法。在此基础之上,构建了一个原型系统,并对某列车的倾摆机构进行了多学科协同仿真验证分析。分析结果表明,分布式的多学科协同仿真分析,还原了实际产品的学科间的真实交互过程,保证了产品设计质量,提高了产品设计效率,为虚拟样机工程提供了一个新的构建途径。     

面向服务的制造网格系统研究

基于面向服务的架构和制造网格技术,提出了面向服务的制造网格系统结构,分析了该系统的运作机制,确定了实际的业务流程,并对其中主要的制造资源封装、制造资源配置、业务流程设计的实现进行了研究.该系统充分发挥了制造网格中制造资源的可增长性和面向服务的架构中服务应用的灵活性、复用性的优势,使面向服务的制造网格系统中的制造资源节点提供的服务成为一种自治、开放,以及与制造资源属性无关的网络化构件,适应制造业随需应变的敏捷性和协作生产能力的要求,推动分布式系统在制造业领域中的应用.     

网格研究现状及其在制造业中的应用

介绍了网格的概念、发展、开放网格服务架构、开放网格服务基础设施、Web服务资源框架及Globus工具包3等网格开发工具，举例说明了网格在电子科学、电子政务、电子娱乐、电子教育、电子商务和电子制造等背景下的应用需求以及在制造业中的应用契机。利用网格交换制造信息的能力，可以建立虚拟企业，促进企业在软硬件、数信知和智力资源上的合作与共享。简述了国内网格研究现状，重点阐述了网络化制造资源网格的研究目标、研究内容和拟解决的关键问题，探讨了该网格的体系结构、应用集成框架、标准、协议、建模、组织、管理和协同以及工作流等。制造业网格系统是一个由物流网格、销售网格、客户网格、伙伴网格、制造网格和设计网格等多个业务网格系统组成的应用系统。     

制造网格体系结构的多视图模型研究

提出了一个典型的制造网格体系结构的层次模型,在此基础上,提出用资源视图和功能视图、信息视图分别描述制造网格体系结构的资源组成、功能结构和信息结构,并用过程视图将前3个视图有机地连接为一个整体.通过一个典型的工作流程,导出制造网格体系结构多视图的关系模型,清晰地呈现出制造网格体系结构的全貌.最后,基于该模型,开发实现了一个制造网格资源管理和任务管理的原型系统,初步应用验证表明,该系统可实现资源的便捷共享.     

面向制造网格的任务管理系统研究

为协调和共享制造网格中分布的资源，设计并实现了一个面向网格服务的任务管理系统。建立了该系统的功能模型和工作流程，定义了面向零件和组件加工任务的网格资源节点模型和任务模型；基于任务时间、成本和服务质量的约束，建立了任务分解规则和资源节点的匹配规则，设计了任务调度及状态监控方案；最后构建了系统实现的体系结构和信息交换过程。基于网格原理，系统各功能被封装为网格服务，通过任务管理中心实现对服务的调用。系统已被集成到某区域网络化制造服务平台，为企业提供了与制造过程相关的网格服务。     

网格资源管理系统模型的研究

针对已有模型不能实现更多范围内获取所需要的资源,提出了一个改进的通用抽象体系结构模型、通过接口向网格资源管理系统发布、获取自己所需要的资源．实现用户在更大范围内获取所需要的资源。创建了该模型的原型系统的网格,并在该网格上进行了一些算法研究。实验结果证实了该模型在实践中的可行性和优越性。     

基于网格门户的产品异地协同设计平台

为支持动态联盟环境下的产品协同设计过程,提出了基于网格门户的产品异地协同设计平台.该平台以抽象的协同设计概念模型为基础,通过开放式网格服务框架,实现联盟实体应用软件集成与设计资源共享.利用基于任务分解结构与最小成本值的调度策略,进行平台项目任务调度;采用可扩展标记语言与轻量级目录访问协议相结合的方法,实现网格资源的描述与发现;以产品开发与管理过程为导向,展示平台对横向与纵向协同设计模式的支持.最后,研究了平台开发的关键技术,并以某型飞机设计项目为例,验证了平台的功能性.     

制造网格工作流任务调度技术

根据制造网格资源的独立性、离散性等特点,设计了一种改进的微粒群算法。优化算法是基于原微粒群算法具有记忆,根据速度来决定搜索特性的特点,并考虑了资源的各种不同性质,对速度搜索方式加以的进化修改。优化后算法具有随机匹配资源,动态查找资源的特性,并将原算法单粒子多元素同方向同速度飞行,修改成单粒子多元素多方向多速度飞行,搜索范围明显大于其他算法。在与其他算法比较、实验分析后,得到比较满意的结果,更具可用性。     

支持跨企业协作的网格制造概念及核心结构研究

为了满足跨企业协作对动态、异构、分布资源共享的需求，给出了网格制造的内涵、定义与试图解决的问题。论述了网格制造与传统的支持跨企业协作的相关技术（如电子商务、网络化制造、WebServices）的区别与联系，分析了传统的支持跨企业协作技术的局限性，得出网格制造在处理动态瞬时制造资源共享方面具有其他技术不可比拟的优势的结论。提出了一个基于Web服务资源框架的网格制造结构体系，指出网格制造的研究主要集中在该结构体系中的资源层和应用层，详细讨论了资源层的制造资源建模与封装，以及应用层的数据共享、设备共享和协同问题的求解，归纳了相关的技术。     

基于网格的演化算法及其应用

通过使用注塑模设计网格平台,可以利用网格环境中动态、异构和分布的资源,协同解决复杂的注塑模优化设计问题。为此,将一个基于信息熵控制的多种群演化遗传算法发展为一个基于网格的演化设计算法。该算法在保持种群多样性的同时能够有效地提高收敛速度,从而缩短优化设计时间。算例的优化结果表明,本文所提出的网格算法具有较高的效率,能够满足注塑模优化设计的需要。最后,对比了使用不同数量计算节点的网格加速情况,并分析了相关的变化趋势及产生原因。     

计及网损最小的电网简化方法

针对风电、光伏等可再生能源不断并入电网,以及特高压直流的大力发展,使电网的规模越来越大从而增加了电网无功电压的控制难度的问题,提出了采用蒙特卡洛方法模拟电网实际运行状态,使用非线性最小二乘回归方法获得了有功损耗与节点有功注入、无功注入之间的权重,从而形成了电网有功损耗模型。针对该模型,以电网有功损耗为目标,通过对电网中的各个节点进行了分区优化,从而获得了最符合电网运行实际的节点分区结果。对IEEE39母线系统进行仿真测试。结果表明,所提方法能够实现98%的电压预测精度,说明该电网简化方法有助于提高新形势下电网无功电压的监视和控制精度。