题  目

复杂机电一体化系统（如飞机、汽车、加工中心、机器人等）的研发过程越来越表现为基于网络的分布、并行、协同、虚拟、智能、集成的网络设计与制造，机电一体化系统集成产品建模问题已成为国际上CAD领域的一大研究热点与难点。本文从系统的角度出发，根据各类工程系统之间的相似性，提出基于端口的多能量域集成组件模型并进行形式化描述。以此为基础提出了机电一体化系统多能量域集成产品建模与仿真框架，可以较好的支持机电一体化系统异地设计的演化过程。

提出采用以STEP标准为基础的产品数据模型技术解决虚拟样机开发中不同应用之间的数据交换,研究了从产品数据模型的建立到应用间数据交换的全过程，并结合标准的AP203装配控制协议，对模型操纵、对象检索等给出了解决方案。

以系统论和相似理论为基础，分析了多元变制冷剂流量空调系统（MVRV）与单元变制冷剂流量空调系统（SVRV）空调系统在结构、物理模型、运行调节特性等方面的相似性，提出SVRV是MVRV的抽象与简化，MVRV是SVRV的扩展与延伸的理念。二者通过气液两相流体网络有机地统一，消除人们对MVRV系统开发的盲目性，为MVRV系统的优化设计、匹配选型和性能标定等指明方向。

在对闸门液压系统的物理结构、工作原理进行分析的基础上，采用分布式物理图网建模方法建立了闸门液压系统分布式物理图网模型，并在MATLAB的Simulink平台上对闸门液压系统进行了仿真研究，仿真结果表明，这种方法是对液压系统进行动态仿真的一条行之有效的途径。

多通道地空导弹武器系统具有同时引导多枚导弹拦截多批目标的能力，它已经成为我国地面防空的主战兵器,在防空作战过程中包含多个事件，而拦截决策是实施防空作战的一个重要事件，拦截决策的正确性和合理性直接影响防空作战效果。本文在对拦截决策过程进行分析的基础上，给出了采用0—1整数规划的地空导弹武器拦截方案的优化决策模型，以使防空作战决策更加科学、实用。

在存在多通道信号干扰及背景噪声的情况下，本文提出了一种基于四阶累积量的自适应参数型时间延时估计方法。该方法能准确地进行多径传输情况下的时间延时估计，有效地抑制相关高斯噪声的影响. 仿真结果说明了方法的有效性。该时间延时估计方法可用于声纳及雷达系统的目标定位。

研究Raudau IIA 方法用于求解比例延迟微分方程时的渐近稳定性。近年来比例延迟微分方程数值解的性质已被数位数学家所研究，他们使用的步长都是定步长，一般情况下将推导出较难分析的递推关系，在本文中出于理论和计算两方面的原因，我们研究强制变步长计算方案，这种解法得到不变阶差分方程。我们证明了Raudau IIA 方法是渐近稳定的。

从遗传计算、遗传编程和遗传学习等三个方面，概述了遗传算法在RoboCup(机器人世界杯足球锦标赛)应用领域中的研究进展。在此基础上，提出了一种采用混合智能的Agent结构，作为进一步研究的解决方案。

实时调度是实时操作系统研究的重点之一，实时调度策略的评价更是研究的难点。本文采用UML(Unified Modeling Language)对实时操作系统中的进程调度这一核心问题进行建模设计了一个实时操作系统的仿真平台。建模过程中以虚拟时间为驱动，以任务为调度的基本单位，以随机数发生器生成系统负载。利用该平台，研究开发人员可以方便的测试评价新的调度策略和算法。同时，本文可以作为采用UML进行建模的一个范例。

高层体系结构（HLA）支持在单一联邦执行中的成员间的互操作。随着仿真系统规模的不断扩大，成员甚至联邦的重用对于系统的快速扩展至关重要。因此多联邦互连的问题亟待解决。本文首先对HLA的重用性和互操作性进行了分析，接着阐述了四种实现多联邦互连的基本方法，最后提出了层次联邦的实现方案。

在基于HLA/RTI的联邦开发中，降低成员软件开发者需要理解HLA/RTI的程度，简化联邦成员软件的开发过程是一个急需解决的问题。本文就典型成员的软件结构和程序流程进行了分析，设计了一种基于HLA对象模型(FOM/SOM)的联邦成员软件框架实现方法，并实现了一种能够自动生成联邦成员软件框架的工具-FedWizard，使用该工具可生成联邦成员的C++框架代码。

首先介绍了多机空战协同战术决策的主要内容，然后提出了一种用以进行空战态势评估和威胁评估的方法——威胁指数法；在此基础上给出了目标分配的具体步骤以及火力分配模型；最后给出了具体仿真算例，计算结果表明，文中介绍的方法可以全面、有效地完成多机空战中的战术决策任务。

以现代海战为背景，利用分布交互式仿真（DIS）和分布式多媒体数据库以及现代通信技术，构建了一个用于水下武器的性能检验、战术模拟演练的水声对抗仿真系统。针对水声对抗对系统的要求，我们重点对系统方案、系统仿真节点间的信息交互与同步和在分布式多媒体数据库技术支持下的各子系统模型的建立进行了研究。

分布式虚拟环境中，由于实体和化身通常分布于不同的仿真节点，所以碰撞检测应具有完全性和唯一性，即碰撞双方对一次碰撞应做一次仅且做一次响应。本文在详细分析已有算法不足的基础上，提出了一种改进的算法，它能保证分布式虚拟环境中碰撞检测的唯一性，并能与DR技术混合使用。

可听化和可视化是构建虚拟视听环境的两个重要方面。本文结合几何声学原理、计算机技术和信号处理理论，研制了一种三维空间视听一体化仿真系统CAVS。文中给出了这一系统的主要算法和系统的设计方法。从程序运行情况和虚拟结果来看：该系统既具有良好的可视化功能，又能产生准确度较好的虚拟声学效果。

针对目前增强现实领域由于系统延时造成的注册误差问题，提出了采用彩色标志点的光流场估计运动参数预测图象位置，结合平面四点注册算法确定运动物体与摄像机间相对位姿的算法。并把该算法应用于以视频透射式头盔显示器为主的增强现实系统中。该系统结构简单、轻便、实用性强、易于实现。一般情况下只需四个平面标志物就可实现运动物体的三维跟踪注册；工作范围大，甚至可以应用到室外的增强现实系统中；数值求解过程是线性过程，误差小，可以满足增强现实系统高精度三维注册的要求。

计算流体动力学在产品开发过程中的概念设计评价越来越重要，而对计算流体动力学的可视化给工程师提供一个洞察产品性能的有效途径。然而传统的可视化技术几乎都在视觉上传递信息，多元显示、全局视角、交互等都约束了对产品更深一步的观察。本文提出了一种结合听觉、视觉和触觉的涡流特征提取、基于涡流特征的可视化、涡流特征的声音表达、触觉的多通道感知技术，对三维矢量场的多维数据更深一步探测。结合虚拟现实技术，提供用户栩栩如生、身临其境、高交互的多通道感知矢量场的环境。本文的技术应用于某汽车空调公司的主流道设计。

提出了一种基于自适应四叉树结构视相关的动态多分辨率地形简化算法。主要讨论了地形简化中多分辨率地形网格生成、节点评价函数、多分辨率LOD转化时的图像跳跃以及多分辨率地形纹理映射等关键技术问题，有效地解决了多分辨率地形网格拼接中的裂缝问题和层次细节转化中的图像跳跃现象。

最近几年，随着计算机软件和硬件迅速发展，驾驶模拟器的研究及开发取得了长足的进步。本文介绍了驾驶模拟器三维场景自动生成系统的开发及应用。在这个系统中，首先利用平面线形直线型的公路设计方法交互式地绘制出路网，然后通过系统进行路网的自动处理，最后设置三维场景中的其它物体并预览场景。

分析了成像链的光谱辐射响应和空间响应特性，提出一种基于图像仿真的对地遥感过程科学可视化方法。文中建立了成像链分析模型，讨论了传感器获取的三维场景像元辐亮度、探测器输出信号、随机噪声和调制传递函数等数学模型，并导出了包含传感器综合响应特性的遥感数字图像传输方程。此外，对专业软件RSIS1.0可见近红外波段的的仿真模块、数据库及仿真过程作了简要介绍。最后，给出了部分仿真遥感数字图像。

基于软件平台MultiGen Creator和Vega开发出DIS环境下水下航行器视景仿真系统。提出了视景节点的软硬件配置要求；论述了基于Creator的实体建模方法、基于creator建模和Vega软件环境的海面、水下等海洋环境效果的生成方法、视景仿真软件的开发过程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明，该视景系统逼真地演示出水下航行器仿真过程，并且满足系统仿真的实时性要求。

研究基于一类C3I系统的交互仿真综合环境，并具体描述了兵力生成器节点。建立起一种具有推力矢量技术和过失速机动能力的现代飞机模型，并给出了控制律的解算方法。该方法能够简化解算过程，减轻了计算负荷。

首先提出了建立地面交通通用仿真系统的构想，并进一步从系统模拟单元构造和系统结构模式两方面讨论了建立地面交通通用仿真系统的方法，提出了分层次描述模拟单元及以模块化和插件式方法构造模拟系统的思想。在此基础上可进一步构造城市交通和铁路交通等通用仿真系统，以满足地面交通研究的需要。

汽车驾驶模拟训练系统是基于通用的计算机软硬件平台，集汽车驾驶虚拟训练、驾驶考核、学员档案管理于一体的综合性多功能驾驶培训教学系统。本文提出了由操纵仿真系统、动力学仿真系统、视景仿真系统、音响仿真系统、运动仿真系统、操作评价系统、数据管理系统组成的汽车驾驶模拟训练系统总体结构，讨论了各个子系统的功能、技术原理和方案，以及整个汽车驾驶模拟训练系统的程序流程和训练科目，并讨论了驾驶虚拟训练的应用和效果。

介绍了在MATLAB5.3版本上开发的基于Bayes理论的导弹射击精度鉴定软件包（V1.0版），讲述了它的基本功能设计及实现。然后将它运用于实际鉴定工作中，并取得了较好的效果。

介绍了控制系统PID参数整定软件包CSLab。该软件包是以Matlab5.3为平台开发的，针对于单变量控制系统，采用了多种PID参数整定方法。具有丰富的控制系统仿真、分析计算和设计功能，并且建立了开放性的结构，具有高度的可扩展性，可以把新的参数整定方法扩充进来，同时还为用户提供了其它复杂控制结构，使得用户可以根据需要进行控制系统的设计。

在分析了各个部件工作原理的基础上，建立了飞机环境控制系统各主要部件的数学模型，利用Matlab软件开发了各部件的仿真模块。用所建模块搭建了某型飞机环控系统的仿真模型，并进行了仿真研究，结果表明本文的仿真模块具有较高的精度。为飞机环控系统的动态仿真提供了新的实现途径，对飞机环境控制系统的设计和优化具有一定的参考意义。

以宝钢2050热连轧的板带层流冷却系统为对象研发了仿真软件包, 对板带轧后在层流冷却控制系统作用下的运行状况进行了全面的仿真。此软件包具有直观、形象、使用快捷、方便的特点，为研究人员研究层流冷却控制系统的设计及产品质量的改进提供了实验的软环境。

现场总线协议的实时性是评价总线性能的关键因素，能否采用有效的合理的仿真分析方法则显得尤为重要。本文在详细分析ProfiBus现场总线数据链路层协议运行机理的基础上，采用Petri网方法对协议的MAC层进行仿真建模分析，着重就协议的实时性能给出了确定随机Petri网仿真模型和性能指标计算方法，并结合实例进行了分析。

文[1]利用扩张状态观测器辨识系统参数，对于低阶系统取得了较好的辨识效果。但用此方法进行高阶系统的参数辨识时，观测器参数不易调整并且很难在一次辨识中取得较高的辨识精度。为了克服上述方法的两个主要弱点，本文利用串联型扩张状态观测器的输出提供的信息及参数辨识的逐次求精法，逐步缩小系统的不确定范围，提高观测器的估计精度，从而也提高了利用观测器输出来进行参数辨识的精度。同时，此方法也大大降低了调整观测器参数的难度。

Petri网自1962年提出以来，倍受工业界和学术界的广泛关注。经过几十年的时间，Petri网的理论不断的完善，Petri网在各行各业中不断的被应用。本文主要讨论了Petri网在系统可用性分析中的应用。首先从Petri网的基本概念和基本模型出发，讲述了随机Petri网模型（SPN）、广义随机Petri网模型（GSPN）和随机回报网模型（SRN）。然后以冗余备份系统为例，讨论了随机Petri网在系统可用性分析中的应用以及随机Petri网模型的分析。最后讨论与其它建模方法相比，利用随机Petri网来建立系统可用性模型的优点。

区分服务是IP网络中提供服务质量保证的一种方案。区分服务网络中，处于同一个带宽保证业务类中的多个TCP流由于各个流的特性差异，在实际获得带宽时存在公平性问题需要解决。基于网络仿真器NS2，我们研究了分组长度对TCP流带宽公平性的影响，提出了一种基于RED算法支持TCP流实现带宽公平分配的方法，并通过仿真实验分析了性能。

提出一种基于航速修正处理的单舰被动定位算法，在修正增益推广卡尔曼滤波器的基础上，该算法把运动目标舰艇的航速约束当作输出为0的增加的观测数据加入到测量方程，约束的强度由约束条件的噪声方差确定。提出一种规避因子，用来约束目标状态方程中的航速，基本思想是根据当前估计的目标位置和航速，估计下一个周期将航行到陆地岛礁或即将航行到陆地岛礁时，用规避因子矩阵来修正航速的方向和大小，避免了出现目标航行到陆地岛礁的情况。计算机模拟结果表明，航速修正处理后不会出现穿越陆地岛礁的运动舰艇航迹，同时还能提高对海上运动舰艇辐射源的被动定位精度。

介绍了WMS2000型轮机仿真器中轴带发电机系统的工作机理、仿真系统设计及数学建模方法，并给出了部分具体数学模型。仿真轴带发电机采用西门子轴带发电机系统作为仿真母型。经简化设计，仿真轴带发电机系统包括集控室的操作屏、机舱的整流/逆变屏和电站监控计算机中的模拟检测系统。建立了能量系统模型、电力回路系统模型和控制系统模型。能量系统模型遵循能量守衡定律，电力回路模型估算了电流、电压及频率等参数，控制系统模型依据特性曲线得到。所建立的数学模型可仿真轴带发电机系统的正常及非正常工况，达到了较高的稳态和动态仿真精度。

讨论了应用艏前波观测量和舰船运动姿态观测数据，对大型舰船运动姿态进行建模预报的方法。提出了运动预报的ARMA模型和艏前波预报AR模型。给出了艏前波波幅预报算法及舰船运动姿态预报算法。并对舰船纵摇运动进行了仿真。仿真计算表明，该方法可达到满意的预报精度。最后，将该方法与通常的只依据舰船姿态观测量进行预报的AR方法进行了比较。