机械系统仿真模型技术的研究

在对机械系统产品的仿真特点和存在问题分析的基础上,引出了协同仿真环境的概念.针对机械产品仿真过程的特点和要求,提出了协同仿真环境的系统建模模型--统一仿真模型(unified simulation model,USM),并对USM定义、组织、视图转换及运行机制进行了详细论述.最后将该建模技术应用在某悬挂系统中,证明该技术在工程实际应用中具有可行性.     

航天产品性能样机建模与仿真综合集成平台

为了提高航天产品性能样机建模与仿真协同工作水平,针对性能样机全生命周期协同建模与仿真过程中管理系统综合集成性差的问题,构建基于云计算平台的性能样机综合集成协同建设与仿真平台。重点研究性能样机协同建模与仿真平台数据库建模与设计、复杂航天产品性能样机综合集成建模与仿真平台框架、性能样机协同建模与仿真平台基础框架、性能样机制造云服务平台架构和系统物理平台架构。应用结果表明,所构建的平台较好地解决了性能样机全生命周期统一建模与仿真以及不同人员、不同工具、不同算法、不同描述语言下的耦合建模、联合仿真问题。      

协同智能建模与协同智能仿真

当前,“系统建模与仿真”正在向复杂大系统的”协调化、智能化、集成化、网络化”建模与仿真的方向发展.在2009年在第四届“中国系统建模与仿真技术高层论坛”的特邀报告中提出,提高系统建模与仿真的“协调化、智能化、集成化、网络化”水平,研究开发“协同智能建模”、“协同智能仿真”的新方法、新技术、新系统.主要内容是:论述“系统建模与仿真”的发展方向,提出“协同智能建模与仿真”的概念理论基础、设计思想、总体方案、关键技术、开发策略,给出了应用实例.     

复杂产品协同仿真与设计技术的研究

协同仿真技术可以为复杂产品的研发、设计、创新、评估、管理提供全面支持.文中在分析复杂产品协同仿真的特征、功能及建模过程的基础上,提出基于HLA/WE_RTI的复杂产品协同仿真平台及其体系结构,探讨了基于仿真产品的一体化建模、仿真评估、仿真模型库、协同创新、协同仿真信息等关键技术及实施方法.结合工程实际应用,重视对复杂产品协同仿真关键技术的研究,进一步集成、优化、完善协同仿真平台功能,形成应用技术开发与完善应用的良性持续发展.     

智慧物理系统及其建模与仿真框架

智慧物理系统(cPs)是一个综合计算、通讯和控制的多维复杂系统.首先分析了智慧物理系统的特点以及对现有分布式建模与仿真技术的挑战,进而提出了一种扩展的HLA建模与仿真框架.讨论了四方面新技术,即基于MDA的建模技术,基于协同本体的知识融合技术,资源管理联邦技术,以及互配RTI技术.该框架将目前的HLA的单层结构扩展为双层结构,即资源联邦层与应用联邦层.它实现了基于MDA实现CPS的语义建模,支持多联邦的协同并发运行,以松耦合集成的方式实现大规模、异构CPS的建模与仿真.     

基于分布式异构仿真的协同建模框架研究

复杂大系统的建模与仿真涉及到多个领域的人员协同开发,各类人员采用本领域成熟的建模方法和工具构建模型,这些模型具备粒度精细、置信度较高的特点,但同时也产生了模型异构的问题.本文针对复杂系统的大规模仿真应用探讨了异构模型开发和集成的思路,对如何使这些异构模型协同参与仿真的问题进行了深入研究,分析和归纳了当前已有的协同建模仿真环境DEVS/HLA、DEVS总线以及CDM的工作原理和关键技术,提出了以分布式异构模型为基础的协同建模框架的功能描述.     

现代建模与仿真技术的新发展

半个多世纪来,建模与仿真技术在各类应用需求的牵引及有关学科技术的推动下,已经发展形成了综合性的专业技术体系,并迅速地发展为一项通用性技术.它与高性能计算(High Performance Computing)一起,正成为继理论研究和实验研究之后第三种认识、改造客观世界的重要手段.目前,建模与仿真技术正向"数字化、虚拟化、网络化、智能化、集成化、协同化"为特征的现代化方向发展.该文给出对现代建模与仿真技术的含义及其技术体系的认识,并从建模技术、建模与仿真支撑系统技术和仿真应用技术等多个层面概述了我国建模/仿真技术研究与应用的主要进展及我国的建模与仿真教育,最后给出几点结论.     

仿真网格体系结构及关键技术的研究与实现

网格是一个集成的资源与计算环境，是当前信息领域的研究热点。基于网格技术构建协同建模/仿真环境以及仿真网格，能在更大程度上支持各种仿真软硬件资源的共享，成为复杂系统建模与仿真的重要技术与工具。该文基于网格和Web技术构建层次化的仿真网格原型系统体系结构，对原型系统各个层次中涉及的仿真网格支撑平台技术、仿真网格仿真资源网格化技术、仿真网格服务管理技术以及仿真网格应用门户技术及其实现途径进行了研究与实现。     

.NET Remoting在分布式建模与仿真环境中的应用

.NET Remoting作为一种新的分布式解决方案较Web Service等其他分布式开发技术具有效率高、功能强大、配置灵活等特点。融合.NET Remoting技术的分布式建模与仿真环境可以实现网络环境下以浏览器作为系统入口进行复杂系统的多学科协同建模和仿真应用。文章介绍了一种基于.NET Remoting的分布式建模与仿真环境的设计与实现。     

机械产品协同仿真环境及其关键技术

机械产品设计阶段产品性能仿真分析的广泛应用要求对仿真流程和仿真数据进行有效管理.提出了协同仿真环境的解决方案,并分析了其功能框架和体系结构,研究了基于XML的多层次仿真数据管理技术进行仿真数据的分类和层次化管理、基于工作流管理技术的仿真流程控制技术进行仿真流程的管理等关键技术.在解决方案及其关键技术的基础上,开发了某悬挂系统协同仿真环境的流程建模平台和Web门户,可大幅缩短产品仿真周期并有效提高产品设计效率.应用实例验证了方法的有效性.     

分布式集群协同仿真研究

分布式集群协同仿真是指地域上分布、系统上异构的多个节点群为实现某一复杂的仿真目的而进行互连并进行内容级的互操作的一种复杂、大型、综合的协同仿真。其中每一个节点为一个仿真系统(或仿真器)或控制系统或服务器,多个节点互连形成为节点群构成具有明确仿真目标的综合仿真系统,井且这些节点群综合仿真系统种类多样(虚拟仿真系统、实物仿真系统、构造仿真系统等)、具有层次结构(如军事上战略仿真、战役仿真、战术仿真、装备仿真等)、地理上,“域分布(WAN或INTERNT环境)而且它们之间的连接关系较为复杂(一对一、一对多、多对一、多对多等)。该文提出了“分布式集群协同仿真”与“双时仿真”的概念与构想;研究并设计了分布式集群协同仍真的体系结构;建立了多节点分布集群协同仿真时间管理策略;构建了几类典型协间仿真系统运行控制的算法。分布式集群协同仿真由于具有分布、异构、广域、多粒、层差等特性,因此,分布式集群协同仿真研究既足一个实践课题,同时也是一个理论课题。该文的研究,主要集中在分布集群协同仿真层次的多节点复杂大系统的应刚领域,属实践课题研究。     

基于EnSight的数值仿真可视化系统设计与实现

为提高数值仿真后处理的效率,满足分布式仿真系统在数值仿真数据方面的可视化需求以及实现仿真试验过程的可视化,基于EnSight的二次开发开展数值仿真可视化系统设计.提出基于Qt开发框架的系统集成、基于Python的功能开发和基于Socket的通信接口开发,实现具有协同功能的数值仿真可视化系统.该系统采用模板化技术实现带场景的可视化和快速后处理功能.给出系统架构、组成、实现效果及应用案例.应用结果表明：该系统能够适应多仿真类型结果分析,实现动态仿真过程的协同可视化.     

复杂机械产品多Agent协同仿真研究

协同仿真是协同设计过程中的重要组成部分,成为检验、指导和优化设计的重要手段。车辆动力系统是一种典型的复杂机械产品。文章为解决协同仿真中复杂的交互通信问题,以动力系统为例,应用多Agent技术,研究复杂机械产品多Agent协同仿真的模型和方法。在分析了动力系统协同仿真的业务需求的基础上,提出了一种适合动力系统协同仿真的多Agent结构模型,Agent之间的通信方式采用KQML/XML,并以曲轴的静力学分析为例说明实现方法。     

基于协同虚拟环境的装配设计系统

针对分布式环境中复杂产品协同开发的装配设计需求,研究基于协同虚拟环境的装配设计系统的体系结构和关键技术,提出分布式条件下支持多用户实时交互操作的协同虚拟装配方法,包括复杂场景高分辨率实时渲染和多通道沉浸输出方案。以此为基础开发分布式协同虚拟装配环境,并通过面向汽车整车的多用户协同虚拟装配实例验证了系统的有效性。结果证明,用户可在该系统中完成复杂产品的协同虚拟装配设计工作。     

基于上下文的分布式协同过滤推荐技术

针对传统协同过滤推荐技术应用于大规模动态数据集时难以兼顾准确度和效率的问题,提出一种基于上下文的分布式协同过滤推荐技术,引入推荐上下文的概念,并在此基础上充分考虑用户的即时兴趣以提高推荐的准确度,采用评分矩阵的分布式存储和计算以提高推荐的效率。实验结果表明,该分布式协同过滤技术能同时保证推荐的准确度和效率,使其在大规模动态数据集上的应用更具优势。     

A framework using cluster-based hybrid network architecture for collaborative virtual surgery

Research on collaborative virtual environments (CVEs) opens the opportunity for simulating the cooperative work in surgical operations. It is however a challenging task to implement a high performance collaborative surgical simulation system because of the difficulty in maintaining state consistency with minimum network latencies, especially when sophisticated deformable models and haptics are involved. In this paper, an integrated framework using cluster-based hybrid network architecture is proposed to support collaborative virtual surgery. Multicast transmission is employed to transmit updated information among participants in order to reduce network latencies, while system consistency is maintained by an administrative server. Reliable multicast is implemented using distributed message acknowledgment based on cluster cooperation and sliding window technique. The robustness of the framework is guaranteed by the failure detection chain which enables smooth transition when participants join and leave the collaboration, including normal and involuntary leaving. Communication overhead is further reduced by implementing a number of management approaches such as computational policies and collaborative mechanisms. The feasibility of the proposed framework is demonstrated by successfully extending an existing standalone orthopedic surgery trainer into a collaborative simulation system. A series of experiments have been conducted to evaluate the system performance. The results demonstrate that the proposed framework is capable of supporting collaborative surgical simulation.     

Using collaborative computing technologies to enable the sharing and integration of simulation services for product design

Nowadays simulation is commonly used in engineering design for verifying design concepts before physical prototypes are produced. The simulation of complex products such as mechatronics in general involves a synergy of multiple traditional disciplinary areas and entails the collaborative work of a multidisciplinary team. A need thus arises for supporting the effective and efficient integration of subsystem models at simulation runtime and in a distributed environment. These models are generally created using different simulation tools and depend on the inputs from each other to perform numerical integration. As such, many issues need to be addressed, e.g. system modeling, the use of computing technologies, and the runtime interaction between models. In this paper, a service-oriented paradigm is presented which is underpinned by collaborative computing technologies to enable the provision of simulation models as services as well as the integration of these services for performing simulation tasks in product design. As well as the implementation of such a paradigm, a method for the interaction between models is in particular developed to achieve high accuracy for the simulation of design problems involving the solving of system equations. Preliminary evaluation work shows that the proposed paradigm underpinned by collaborative computing technologies is viable and have great potential in supporting collaborative simulation development in industry and the method for interaction control successfully achieves better accuracy compared with traditional methods.     

基于DDS的飞机机电系统组态监控技术研究

为了解决基于DDS的分布式协同仿真平台多节点、多模型条件下飞机机电系统复杂关联参数的实时监控问题,结合组态监控技术提出一种基于DDS的飞机机电系统协同仿真组态监控方法,设计了组态监控平台与分布式仿真平台的数据交互接口,实现飞机机电系统模型的实时过程监控以及监控界面的图形化显示;集成测试结果表明,该组态监控方法实现了对飞机机电系统复杂关联参数的读写、存储以及监控界面的图形化显示,提高了飞机机电系统的协同仿真验证效率,降低了分布式协同仿真监控系统的开发难度.     

基于ADAMS和Matlab的协同仿真及分析

应用多体动力学仿真软件ADAMS/Control和强大的控制系统仿真软件Matlab/Simulink进行机械系统和控制系统的协同仿真研究。以雷达天线为实例,Matlab中输出的控制力矩为机械模型的输入参数,机械模型的天线仰角和电机转速为输出,形成一个闭环系统。结果表明,利用ADAMS和Matlab进行机械系统和控制系统协同仿真,可以为机电产品的系统动态仿真分析提供有效手段。