题  目

作  者

摘  要

根据轿车产品全生命周期中对分布交互仿真平台的要求，运用XML技术和数据库技术，提出了基于XML的分布交互仿真运行支撑框架的体系结构，并且针对体系结构实现中的一项关键技术——XML与数据库的接口实现方法，在深入研究XML与数据库之间进行模式映射转换机理的基础上，提出了XML与数据库接口的合理方案。

体系结构是协同仿真环境中最重要的因素之一，是协同仿真环境的基本配置和基本软件框架，决定了协同仿真环境的性能和实现方式。本文探讨了体系结构的一般概念和设计体系结构的一般原则。针对协同仿真环境的特点，在分析协同仿真环境对体系结构的要求的基础上，结合实验室具体情况，给出了一个实用性强、层次清楚的协同仿真环境体系结构。

将分布式虚拟环境技术应用于多机协同空战仿真，建立了一个基于分布式虚拟环境技术的仿真平台，并介绍了系统的设计思想、总体结构及对关键技术问题的分析和处理。

在概念设计阶段，为了使用仿真手段检验舰载武器系统在作战环境下的防空性能，开发了兰方航空分系统。仿真演练过程中，兰方分系统经兰方网络接口单元转发协议，通过主干与舰船分系统进行数据交换。在计算机生成兵力系统中，建立了实体的气动全量模型与极限参数模型，并采用了人工智能战术技术决策。

介绍了一个分布交互仿真监测分析系统的组成、逻辑结构、功能模块及实现过程中的关键技术。该系统集数据记录与统计、演练监测与分析、报表生成与发布功能于一体，支持仿真系统试验的全过程数据记录、实体检查、过程重演和演练数据的可视化显示，支持仿真系统试验的统计记录、实验结果和评估报告的自动生成，为分布交互仿真系统全生命周期的开发和调试提供了有力的计算机辅助工具。最后给出了其在分布交互仿真系统中的应用。

CGF作为DIS的重要组成部份，在多兵种、多武器平台的综合仿真环境中发挥着越来越重要的作用。操作员接口作为CGF 的一个重要组成部分,通常同管理台协同工作,共同管理CGF 自治系统.本文首先介绍CGF的组成、作用，重点介绍了北航实验系统中操作员接口的实现方式。

对抗双方公平、准确、符合实际的信息交互是导弹攻防对抗仿真系统必须着重考虑的问题，本文在对系统交互信息进行分类的基础上，对此问题进行了研究。利用有效空间法对实体进行了分组以实现组通信，降低了分布式仿真的网络流通量；利用信号仿真器的方法解决了信息传输的公正性问题。建立导弹攻防对抗仿真演示系统的实践表明本文所讨论的方法是有效可行的。

虚拟装配是虚拟现实领域中一个新的研究方向。本文从虚拟现实技术的角度出发，讨论了在设计一个虚拟装配平台时所要涉及到的一些关键技术和解决办法，包括虚拟装配平台的装配关系表示、装配对象管理、实时碰撞检测等问题。最后本文还展示了用该原型系统完成虚拟装配操作的一个实例并分析了该系统有待进一步完善之处。

初步研究了一种基于虚拟现实技术的新型企业自动化流程界面，并运用几何式虚拟环境构建法建立可交互的三维企业流程图模型——Virtual Workshop。配合漫游、按键、抓握三种手势，用户能在八个方向上自由地进行虚拟漫步。特别是采用虚拟仪表对数据进行定时采集和实时显示，并结合碰撞检测技术实现了对虚拟仪表的数据设定，以及抓握、移动、释放虚拟设备的三维交互功能。

深入分析了航天视景仿真中火、云、烟、雾霾等特殊效果图形生成三种通用的方法：纹理映射、粒子系统、分形图像生成，并对其进行详细的比较分析，此外还进一步介绍了纹理映射中采用的Billboarding和体绘制技术。

织物三维变形形态的模拟一直是基于物理建模仿真研究的难点之一。针对织物非线性柔性变形的特点，利用粒子系统作为织物模型，结合OpenGL图形接口和Gouraud 明暗处理，可以获得较为理想的具有真实感的织物悬垂仿真图形，适用于实时渲染的三维织物及服装CAD系统建模。

针对基于特征线段的Morphing方法在虚拟场景生成中的缺陷，研究提出了一种扩充方法，称为Morphing+。该方法通过增加图像间的映射关系，使其满足透视性质；增加了由点到特征线中点的距离控制参数，增强对特征线作用大小调节；同时，引入了位置特征线的概念来控制场景中对象可见性的变化，使得特征线的作用更合理，变换更真实。Morphing+克服了以前方法中存在的透视、可见性、特征线歧义、效率低等问题，提高了绘制效率，结果图像更逼真。

介绍了一种基于任意网格数DEM建立大数据量实时交互地形场景建模算法。该算法基于等腰直角三角形网，采用视觉参数相关LOD控制，自适应选择对应的地形LOD，利用基于局部误差计算的全局误差控制方法，控制地形曲面的变化，并结合良好的交互方式实现了大数据量地形场景连续LOD的绘制。

轮机模拟器是现代化航海教育的必备设施，已为中国海事局列入正式评估项目。三十年来，轮机模拟器随着计算机技术的发展不断地更新和升级，论文介绍了上海海运学院自行设计和研制的网络化的轮机模拟器。内容包括该轮机模拟器技术特点及计算机系统的结构；实时工控平台开发软件；人机界面的实现及系统仿真软件的开发技术。

在建立离心机和振动台系统组成的复合动力学环境数学模型的基础上，提出了一 种将结构动力学、有限元分析和可视化技术相结合的方法，对离心力-振动复合动力学环境进行计算机仿真。文中首先讨论了仿真软件的设计思想，介绍了振动和离心力复合动力学环境仿真软件 CDE_VSIM 的结构，讨论了将图形技术的数据场可视化、动态数据场显示技术应用于有限元计算后处理 的方法及 CDE_VSIM与MATLAB的接口方法。最后通过对在离心力作用下振动台运动的仿真和实验结果比较，验证了所建立的离心机和振动台系统组成的复合动力学环境数学模型的正确性。

分析了一般神经网络控制系统中学习误差选择的问题，指出系统误差不等于理论上神经网络用于学习的误差，因而网络的性能会受到影响。进而针对局部逼近神经网，提出了一种改进的控制器结构，并讨论了其学习算法。仿真实验研究表明该方法收敛速度快，学习能力强，证明其在系统控制中的合理性和有效性。

应用输入/输出反馈线性化方法和李亚普诺夫方法，研究了一类具有未知非线性函数的非线性动态系统的自适应鲁棒输出跟踪控制问题。首先通过坐标变换和输入变换，将非线性系统变换为部分线性可控系统。接着采用多层前向神经网络来逼近未知非线性函数，网络的权值根据李亚普诺夫原则来在线修正，这样就克服了许多神经网络控制系统中存在的稳定性问题。同时，为了减少权值学习时间，应用遗传算法预先离线训练网络权值。最后提出了一个基于神经网络建模的自适应鲁棒控制律，给出了李亚普诺夫意义下的稳定性证明。所提出的控制律可确保相应闭环系统的状态及跟踪误差一致最终有界。所给的Van der pol 系统的例子说明了所提控制方案的有效性与鲁棒性。

在分析国内外各种解决生产线作业调度问题方法的基础上，引出生产线调度Job-Shop问题的数学模型。针对该模型，用遗传算法对其进行优化调度。首先针对优化目标进行染色体编码，定义群体规模，然后设计适应度函数，最后通过选择、交叉、变异等操作，得到目标的全局较优解。本文针对某一工程实例，给出了此调度算法的仿真结果。

数据挖掘是智能信息处理的重要工具。介绍DBMiner数据挖掘平台的组成和原理，提出了多重知识模型的分层数据挖掘方法。基于综合衡量准则的决策树生成算法改善了生成决策树的结构和分类精度，基于遗传算法的n维空间优化参数的搜索算法。该数据挖掘平台已应用于多个应用领域均取得满意结果，介绍了在多元合金材料预报和家庭远程医疗监护方面的应用。

众所周知，传统BP神经网络收敛速度慢、学习效率低。之所以如此，主要原因在于人工神经元输出函数的同一化。本文提出的神经网络模型的主要特点是：用正交基函数作人工神经元的输出函数, 而且每个神经元的输出函数各不相同。该神经网络模型有效克服了传统BP神经网络收敛速度慢、学习效率低的致命缺陷。本文还详细研究了FIR线性相位滤波器的幅频特性与余弦基函数神经网络算法的关系，给出了高阶带阻滤波器优化设计实例。计算机仿真结果表明了该算法在高阶带阻滤波器设计中的有效性和优异性能。

目前在面向对象的数据库中，查询优化多集中于调整代数表达式和物理访问数据库的内容上，而语义查询优化由于其层次复杂性而受到限制。本文构造了一种OODB模式，并建立相应的视图及查询模型，确定它们之间的子包含关系，以达到查询优化的目的。

从临床应用出发，利用有限元法对颈前路蝶型钢板进行生物力学模拟分析，求解钢板各部分应力、应变分布，并与疲劳实验的结果对比，得到了与其一致的易断裂部位预测，并弥补了其内部细节与过程分析的不足。

倒立摆系统由于其多变量、非线性和强耦合性等特点而一直成为各国专家学者研究的热点。目前，一级、二级、三级倒立摆都已经有成功控制的实例，而单电机控制的四级倒立摆系统的控制还未见报导。本文首先推导了四级倒立摆系统的数学模型，并对倒立摆系统在平衡点附近进行了可控性研究。在此基础上，提出一种基于三维模糊组合变量的控制方法。仿真研究结果证明了所提出控制方法的有效性。

探讨了应用概率风险评估（PRA）方法进行工程项目风险分析的可行性，在此基础之上研究给出了一个基于PRA方法的风险分析系统。该系统可用于工程项目的风险分析建模和评估，具有一定的理论及工程实用价值。

在介绍了多色图的概念，多色图的组成和多色图的数学模型后，阐述了在围道析取矩阵的多色图PG和围道合取矩阵的多色图PG中路径 F(u_i)的计算公式和方法。最后举出了简例。多色图这一新的信息处理工具对复杂对象和系统具有强大的仿真功能。

战略决策模拟采用的讨论式对抗模拟方法（Seminar Gaming）是通过对抗各方的对抗推演来研究战略决策问题。在战略决策对抗模拟系统中，时序和流程控制机制是一个重要的问题。本文分析了战略决策模拟的时序特点，提出了基于时间和基于事件的时序控制方式，最后讨论了原型系统SDS2000中对抗流程控制的实现方式。

论文利用Petri网理论及相关的仿真软件，对航运业务流程进行了模拟优化分析。通过研究，得出的主要结论是：航运业务流程的优化对提高航运企业的管理效率和水平是十分重要的。在这方面，Petri网理论和相应的仿真软件（ExSpect）提供了一个非常有效的优化分析工具；航运业务流程作为物质流和信息流的紧密结合，其优化管理的关键在于引入信息技术，以提高业务信息传递和处理的效率。

航天动力学仿真是航天领域仿真的一个重要组成部分。当前比较流行的通用工程仿真软件,如MATRIXx、MATLAB等，可以有效地辅助航天动力学仿真系统的实现。本文将结合工程实践，探讨MATRIXx在航天动力学仿真中的应用范围，同时给出MATRIXx的有效扩展方法。

提出具有动态最优学习率的BP算法，动态最优学习率是通过迭代的方式得到的，这种子算法具有运算简单，收敛速度快，精度高特点。仿真结果说明此算法是有效的。

应用线性二次高斯调节器原理，本文提出一种适用于脉冲多卜勒雷达自寻的制导导弹的适应性强，制导精度高，易实现的最优制导规律。为解决工程实现的关键问题，提出了目标机动加速度模型。根据机动目标的统计模型和非线性最优滤波理论推导出一个快速跟踪的自适应滤波算法，并给出了目标机动加速度、导弹与目标相对距离和距离变化率的估计算法。某改进后导弹的仿真结果表明该算法具有很好收敛性和稳定性。

介绍了虚拟样机和利用ADAMS建立虚拟样机的步骤，对火炮主要故障进行了分析和讨论，重点对驻退机漏液、节制环磨损、复进机漏液和漏气对火炮射击性能参数的影响进行了研究。首次将ADAMS引入故障评估研究，结合Fortran语言编制火炮故障仿真模块，在ADAMS环境下建立了火炮虚拟样机，并仿真研究了故障因素对火炮射击性能的影响。最后对下一步工作的前景进行了展望。

船舶运动控制系统有三种仿真模式：一是单机仿真即在一台计算机上同时运行船舶运动数学模型和控制器；二是双机仿真即一台计算机运行船舶运动数学模型，另一台为真实的船舶控制器，控制器通过数字通信接口控制另一台计算机上运行的船舶运动模型，也称为半物理仿真；三是物理仿真即建造一艘按某一水动力学相似准则而缩尺的模型船，在模型船上装上真实的船舶控制器，在水池或海上做船舶运动控制试验。本文介绍大连海事大学轮机工程学院研制的上述三种船舶运动控制仿真系统。

转向制动是车辆经常遇到的工况之一。本文提出了汽车转向制动时防抱死制动系统(ABS)基于优化目标滑移率模糊控制的策略。该策略根据路面附着条件以及车辆所处的运动状态实时计算出车轮优化目标滑移率，作为防抱死制动系统的控制目标，并利用模糊推理理论进行了ABS模糊控制器设计。在此基础上结合8自由度非线性车辆系统模型，利用Matlab/Simulink软件对装有ABS的车辆转向制动过程进行模拟试验。结果表明基于优化目标滑移率ABS模糊控制策略优于传统固定目标滑移率控制策略，它有效地提高了车辆转向制动性能，同时也保证了横向稳定性，实现了车辆的制动性能、可控性及横向稳定性最佳协调，同时且具有较强的鲁棒性。

提出了热工网络问题的大范围收敛迭代解法，该算法避免了普通的直接差分方法所带来的稳定性困难，满足了过程仿真的收敛性与实时性的要求，为工业过程的建模与仿真提供了新的思路. 本文还给出了一个仿真计算的例子

提出了开关磁阻电机的一新型的定子极型，研究了定子极型改进后电机的基本电磁关系，并用有限元法计算了其性能。通过理论分析和实例仿真计算可知，这种改进的定子极型可以使电机的转矩脉动降低、起动能力提高、输出转矩增加。

基于DCS（Distributed Control System—集散控制系统）的控制系统仿真方法是测试控制系统的实施正确性、操作可靠性、操作等效性及DCS资源占用等性能的有效手段，通过这种方法可以缩短新型控制系统的开发周期，减少新型控制系统试投用期的风险。本文对基于DCS的控制系统仿真方法的必要性、特点进行了分析与讨论，并提出了基于DCS的仿真控制系统的架构和分类。一个应用实例验证了基于DCS的控制系统仿真方法的有效性。

防空火控系统和空袭行动是相互对立又相互促进的，要使我们的火控系统适应未来战争的作战环境，完全要靠自己的对抗设备模拟对敌方的对抗环境来检验火控系统的抗干扰性能。由于火控系统的复杂性和对作战环境的依赖性， DIS仿真技术在火控系统及其作战环境的试验与评估中将发挥越来越重要的作用。本文简要介绍了利用DIS技术对火控系统及其作战环境进行仿真的思路。

虚拟现实建模语言VRML可应用Internet网上构造第二代WWW。但由于自身的繁杂性，直接构造三维虚拟空间较为困难，若能设计VRML生成工具，这就大大提高工作效率。本文主要讨论创建VRML生成工具的基本方法，最后我们利用生成工具完成一个应用实例。

运用刚体动力学原理和船舶运动建模理论，建立了以猎雷艇为动基座的声纳基阵动力学模型。在定义了所需的坐标系基础上，给出了声纳基阵各轴框架坐标系的速度及角速度矢量表示及刚体惯量矩阵在坐标系平移及旋转情况下的表示；根据动量矩定理导出了声纳基阵动力学模型，并对模型特性进行了分析。仿真结果表明了模型的正确性。本文为设计高精度的控制稳定系统提供了理论基础。

介绍了冷连轧系统中过程优化计算机的仿真设计与实现。通过分析仿真原型系统的特点，对仿真原型系统进行了模块化分解，并将软件再工程的方法运用于仿真系统的软件设计以及建模过程中，这是具有一定意义的模型化方法的扩展。根据设定值计算系统的抽象，建立了相应的基于有限自动机的多模型集成仿真模型。

离散事件仿真技术是仿真领域中应用比较广泛的一种技术。本文以冷连轧生产过程为例，分析了带钢轧制过程中离散事件仿真的特点，结合生产过程中的实际问题，提出了冷连轧机过程仿真中各种事件的处理方式，并根据事件的特点和作用对象的类别，将事件进行分类组合优化处理，大大提高了仿真系统的效率。

讨论和分析了轧制过程动态仿真的重要性和仿真系统的组成结构。根据该计算机仿真系统的结构特点、轧制过程仿真数据库的功能要求及仿真系统对数据管理的特殊要求，提出了适合于轧制过程仿真系统的两种数据库系统结构设计方案,并对两种方案的特点进行了比较。主动数据库技术能够在系统运行过程中主动处理当事件发生或条件变化时系统应该主动触发执行什么样的动作或动作序列。根据仿真系统运行中数据库的功能特点，本文采用了主动数据库的设计思想来解决与仿真系统运行过程相关的重要问题。最后，本文对仿真数据库系统开发实现中的重要问题和关键技术进行了讨论并提出了相应的解决方案。

根据系统仿真的需求及专用仿真模型库的特点，设计了层次化模型库体系结构及相应的模型组织、管理方法，同时，为提供便捷的模型运行环境，提出了仿真功能框架的设计思想，并借鉴构件原理，给出了模型通用接口模板等关键环节的设计方案，简化了模型调用过程，最后，以冶金领域仿真中的应用实例，验证了以上设计思想及方案的可行性、有效性。