题  目

作  者

摘  要

作战仿真系统模型的复杂性主要来源于战场角色行为和战场环境的复杂性，多Agent系统是解决复杂问题的有效方法。分析作战仿真系统的模型组成和特点，结合自然环境建模，研究了基于多Agent的战场角色建模方法，描述了战场角色Agent所需的组件及其功能。设计了一种面向战场角色建模的通用Agent体系结构，并对战场角色Agent的规划、通信和协作等理论和应用问题进行了研究。

采用德州仪器的2407A DSP处理器设计了汽车防抱制动系统自寻优控制器。建立了单、双轮汽车防抱制动过程的实时仿真系统，并将自寻优控制器连接到该系统中在多种路面状况下进行半物理仿真，验证了该自寻优控制器的可行性与有效性。

对舰船喷水推进系统而言，动态工况下喷水推进泵的工作安全性是一个十分重要的研究课题，而控制系统参数设定的正确与否将在很大程度上决定动态工况下喷水推进泵能否安全可靠工作。首先建立了适用于系统动态工况仿真的舰船喷水推进系统数学模型及仿真模型，然后从避免喷水推进泵在动态工况过程中工作曲线进入使用限制区域的角度出发，重点对舰船加速和回转两类动态工况进行了仿真研究，并依据仿真结果对相应控制参数的正确设定提供指导。

分析了区域经济发展的特性，并指出在区域经济发展预测中存在非线性强、波动性大的特点，从而导致常规的宏观经济预测手段难以取得理想的预测效果。核方法实现了数据空间与特征空间之间的非线性映射，建立在此基础上的SVR也就具备了优秀的非线性建模能力。首先对影响区域经济发展的各因素进行了相关分析，在此基础上提出并建立了基于SVR的区域经济短期预测模型，广东省江门市的应用实例说明了该模型的有效性。

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源。在水声对抗仿真系统中，目标回波信号的仿真逼真性和数据量又是制约仿真实时性的关键问题。因此，在仿真中有必要建立一种高效的目标回波仿真模型，既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的特征，又要满足仿真实时性的要求。针对这一问题，提出了一种基于复包络的目标回波信号高效仿真方法，它以窄带信号的复包络为基础，综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响，更加符合实际目标回波的特征，且实时性好。该方法具有采样频率低，仿真数据量小的优点，能够满足仿真系统逼真性和实时性的要求，并已用于研制成功的水声对抗试验仿真系统，证明了该方法的正确性和有效性。

在对超视距空战作战效能的研究过程中，通过分析超视距空战的特点，提出了在作战仿真中衡量超视距空战效能的攻击点推移速率指标，该指标与损失比指标结合使用，可用于评估一对一超视距空战效能，文中给出了算例。该方法同样可以扩展应用于多对多超视距空战的效能分析。

分析了主要训练科目对仿真系统的要求，在此基础上提出并论述了以定量和定性两种方法综合评估现代军机仿真逼真度，建立了评估数学模型。应用该模型计算了主要视景显示和动感系统在全任务型军机仿真系统中的逼真度，并用逼真度分析了视景显示系统和动感系统的最佳组合方案。总结了视景显示系统和动感系统的选择方法。

简要地分析了中国石油机械设备的发展现状，提出了在我国石油机械装备企业运用现代设计方法的的必要性。简要地介绍了动力学仿真及其相关技术。并选取典型的3H-8/450型高压注水泵作为研究对象，完成了泵仿真模型的建立；对泵进行运动学和动力学仿真分析，系统所需电机驱动力矩计算；并用理论解对仿真模型和仿真结果进行了验证；对仿真结果进行分析，提出了改进意见，并对改进设计进行仿真实验，仿真结果表明改进设计显著地改善了泵的受力状况。

基于制动过程中能量耗散的研究，建立循环制动过程中温度场分析的快速有限元仿真模型。对完全循环对称式的盘式制动器、鼓式制动器采用二维有限元仿真模型；对于空心盘式制动器考虑散热筋板结构建立三维循环对称有限元模型。考虑耗散热量分配系数、制动盘导热系数、对流换热系数、辐射换热鼷鼠等随温度的瞬态变化，获得瞬态温度场仿真结果。应用试验验证仿真结果，确认快速仿真模型的正确性与实用性，从而为制动器的抗热衰退、热疲劳设计提供了系统的解决方案。

构造了一种基于并行优化算法的后验概率分析算法，用于对匹配场反演结果进行定量的概率分析。应用并行优化算法的强收敛特性，解决了统计计算中常出现的收敛标准难以确定的问题；应用优化算法高度并行、种群个体收敛高度一致的特性，较好的解决了高维统计计算中样本数量与计算时间、样本数量与样本质量之间难以协调的问题。匹配场反演仿真算例表明，该算法能有效对反演结果进行概率分析。

提出了一阶TSK模糊神经网络的混合学习算法，算法由三部分组成：基于模糊聚类的网络初始化；基于梯度下降的规则前件的学习算法；基于部分最小二乘的规则后件的学习算法。该混合算法可以根据训练样本的分布自动确定模糊神经网络的初始值，当输入变量个数多时不会出现模糊规则数爆炸现象，训练速度快，模型精度高。将混合学习算法应用到PTA工业过程中4-CBA含量的软测量建模中，取得了令人满意的效果。

利用分布参数分段集中化的思想，建立了多管单壳换热器动态机理模型，以此为基础，编程建立了多管单壳换热器两个基本仿真模块，用这两个基本仿真模块可以组合得到所有类型的多管多壳换热器的仿真模块，即而组成多管多壳换热器的仿真模型库，利用该模型库可以根据换热网络的结构方便地搭建换热网络的仿真系统。搭建了一套实际的原油换热网络的仿真系统，该仿真系统不仅具有良好的准确性，而且还可以非常方便地研究参与换热的一种或多种物流温度和流量分别或同时变化时对换热终温的影响情况，为控制系统的研究与设计奠定基础。另外，用此方法建立的管壳式换热器仿真模型库可以非常方便地应用于其他管壳式换热网络的仿真。

提出一种支持产品创新设计的流形对象Petri网数据模型MOPN（Manifold Object Petri Net）,其利用面向对象技术来刻画产品的静态结构，实现了产品数据的封装、抽象与层次化建模，特别是扩展了对象的属性类型，将对象的属性值扩展到流形上，因而可刻画对象属性值非均匀变化的情况。模型利用高级Petri网刻画产品的动态工作过程，不仅可支持产品工作过程的创新，而且还可通过模型的形式化来验证产品创新概念的逻辑正确性和完整性。

在通用的海面物体三维几何构型的描述以及准均匀网格生成方法的基础上，改进了原有的海面物体热像模拟物理模型，建立了通用的海面物体热像模拟物理模型，并进行了计算机实现，计算结果表明该通用物理模型涵盖了原有的物理模型，并使有些计算结果的精度得到了提高，还可进一步扩展后应用到其它环境下物体的红外辐射场的模拟。

介绍了一种­Live Wire和轮廓插值算法相结合的序列医学图像分割算法，在这个算法中又借鉴了活动轮廓模型方法的思想，使得这三种算法有机的结合在一起。并对传统的轮廓插值算法和­Live Wire进行了改进，结合活动轮廓模型方法的思想在重建的轮廓中根据实际图像的局部特征进行了自动收缩。实验表明这种算法能快速准确的从序列医学图像中分割出感兴趣的物体。

在非均匀环境下，由于辅助数据不能准确反映待测距离门的统计特性，传统的空时自适应方法将不能有效地抑制干扰。介绍了机载雷达在非均匀杂波环境下的基于直接数据域的空时自适应信号处理方法。这是一种确定性的最小二乘自适应信号处理方法，通过“快拍－快拍”数据来确定零化干扰的自适应权值。这种方法不需要通过邻近距离门的辅助数据来估计样本协方差矩阵，避免了矩阵求逆运算，可实时运行。仿真结果表明，这种方法可以在非均匀杂波环境下有效地抑制干扰。

结合贝叶斯网络和神经网络，提出了一种建立数据驱动型的动态线性回归系统模型的方法。基于这种模型采用自然连接型的知识分布，形式化各种各样的信息，结合贝叶斯方法，执行贝叶斯网络的持续学习过程；采用指数寿命型的连接权值改进径向基神经网络，优化输入数据，提高计算速度；采用改进的遗传算法，实现神经网络的动态自适应。基于上述方法，实现了线性回归系统动态建模与实时预测。仿真试验说明该方法是有效性。

从基于正交试验设计的最优性以及微粒群中微粒的记忆特征，提出了一种新型的微粒群算法——正交微粒群算法。其主要思想是：利用正交设计的方法产生初始微粒群，以便粒子能够均匀分布在整个解空间上；充分利用微粒的记忆能力，对微粒群进行更新，从而达到对可行解空间进行开发和探索的目的。将该算法应用于四个常见的测试函数，试验结果表明本算法的性能比较优越，并且具有很强的并行性和较大的灵活性。最后，讨论了不同的初始速度和扰动对算法性能的影响。

Complex software systems require themselves to self-manage at runtime in order to improve systems’ availability. Although there exist research papers for modeling self-healing based systems, little has been focused on the formalized analysis of this kind of systems.  Software architecture modeling was argued based on self-healing systems. After giving architectural style requirements, style characteristics, the self-healing mechanisms of the software architecture framework was designed according to the analysis of the requirements and the characteristics given before. Based on this model, a case study (command and control system) was analyzed by applying a formal systematic software architecture specification and analysis methodology (SAM). Conclusion shows this new model can satisfy the system’s time constraint requirements and improve the system’s availability.

提出了一种智能综合运动仿真系统的新模型，研究了软硬件以及网络平台实现的具体方法，给出了已实现的部分实例。该系统利用复合接口超大屏幕投影仪，仿真体育场，无线图像传感器，主机控制系统，语音识别芯片，配套系列运动器材及安全防卫装置，实现了集家庭影院、室外各种不同运动项目和网络于一体, 具有“多归一”和“一分多”的独特优势，可扩展性强。它也有效解决了传统运动模拟系统无法实现多运动项目兼容的问题。

针对飞行时间短、速度和高度变化快、工作环境又十分严酷的飞行器，结合航空和航天领域现有相关技术，提出了适合于高空高速飞行的地面物理仿真试验方法——瞬态热平衡物理仿真试验技术。其中，气动热环境下蒙皮表面温度的计算机仿真和物理仿真是瞬态热平衡物理仿真试验技术的中心环节。阐明了把蒙皮表面温度仿真结果作为试验控制参数的思想，并着重介绍了高空高速飞行过程中蒙皮表面温度的动态仿真方法、物理仿真方法以及基于模糊控制的温度控制策略等关键问题，尤其是通过仿真实例分析了基于工程预测方法的动态仿真过程。

在MATLAB仿真软件的基础上，采用模块化建模思想，搭建了大型高低温环模系统的仿真模型，并利用MATLAB图形开发工具开发了人机操作界面，利用ActiveX控制技术实现了仿真结果向图形界面的动态传输，利用DDE动态数据传输技术实现了仿真结果向FIX组态监控软件的动态传输，大大增强了该仿真系统在试前试验方案优化、可行性验证、系统流程和控制系统优化及技术人员培训等方面的作用。

针对功能可靠性仿真的工程应用技术这一当前研究热点问题，在分析了电路功能可靠性仿真平台功能及特点的基础上，提出了CFRSP的总体设计方法，并描述了CFRSS软件的主要功能和体系结构，讨论了平台设计过程中的两个关键技术（即EDA仿真器的集成技术和与EDA工具的接口技术）及其解决方法，最后用一典型案例对该平台进行了验证。该仿真平台的开发和建立实现了电路性能分析和可靠性分析的同步进行，为功能可靠性仿真技术的工程实用化打下了基础。

通过对智能驾驶行为的特点分析，提出了一种更符合实际情况的虚拟自主汽车智能驾驶行为模型。将复杂的驾驶行为分为五个单元，即感知单元、情感单元、碰撞避免单元、决策单元和操作单元，每个单元都代表一定驾驶行为，考虑了人的性格、心情、驾驶经验和驾驶技能等因素，并各自有其模糊变量和模糊规则。另外，该模型将自主汽车的3D模型与驾驶行为模型分开，使其更具通用性。并基于此模型，利用EON Reality^TM虚拟现实软件开发了一部具有激进型驾驶行为的虚拟自主汽车。应用结果表明：该模型通用、有效，为模拟驾驶器提供更加丰富、完善的虚拟交通场景，同时也可为无人驾驶汽车提供智能行为模型，尤其是碰撞避免单元的增加为汽车安全驾驶提供了有效的预警模型。

针对常用的三坐标测量设备在对物体表面采样时造成的局部区域数据残缺问题，提出了一种三维残缺数据的多层感知器神经网络修补方法。该方法首先用矩形框在残缺数据的边界附近获取样本点集，并以其最小二乘拟合平面为基础建立局部坐标系；然后，在此局部坐标系下，将训练后的MLP网络仿真曲面用于残缺区域数据点重采；最后，将重采点集经坐标反变换后去替代原始点云数据中的样本点集。仿真和真实残缺数据的修补实验结果表明，此方法具有较高的修补效率和精度，可获得满意的修补效果。

针对一类物资配送系统的瓶径效应问题，提出了一种多车多路径输送网络模型及其描述。根据配送系统的特点，采用智能蚂蚁算法优化输送系统网络的路由，给出了优化算法和实现过程。最后给出了实验验证。实验结果表明：该方法能较好的解决输送系统的路径优化和调度问题，提高了系统出入库效率。

介绍了基于Smith预估结构的时滞系统自适应模糊PID控制方法，该方法根据偏差和偏差变化与PID控制器三个参数之间的关系，利用模糊控制原理对PID参数进行在线修正，使被控系统具有良好的动静态特性和抗干扰能力。仿真研究和实验表明了该控制方法的有效性

通过对仿真数据划分为控制信息和状态信息，提出了运用RTP/RTCP协议进行仿真数据进行传输。为了提高仿真数据传输与处理的性能，分析和讨论了数据缓冲队列、数据包的组装与校验和网络异常检测等关键问题。结合面向对象的框架技术，运用多线程技术，分别设计和实现出了客户端和服务器端的网络通信构件。通过在某分布式空中交通管制系统仿真平台的实际应用表明，该网络通信构件能够满足分布式仿真的应用需求，并且还具备了可重用性、可扩展性和易用性等特点。

在分析作战效能仿真评估系统功能的基础上，结合三方利益相关人：想定开发方、运行管理方和模型管理方的实际需求，提出基于HLA的仿真网格系统三层结构，该结构分为应用层、HLA/ RTI层和模型层三层。并对其原型系统SimGrid-HLA的主要组成部分：模型注册器、索引管理器和方案管理器进行了详细的分析设计，该原型系统完成模型信息的注册、发现、管理以及方案编辑执行。SimGrid-HLA原型是对仿真网格的初步尝试，为大规模军事仿真的开展途径进行了有效探索。

提出了近地空间环境要素三维建模的静态模型和实测模型。根据近地空间环境各要素的特点，首先利用各种静态模式和实测数据构建三维空间数据场。然后对数据场进行六面体单元剖分，其中对实测得到的空间数据利用雅克比矩阵转换为规则六面体数据。最终，分别给出了中性大气、电离层等离子体、地球基本磁场和地球辐射带的几何模型，提出了一种适合于近地空间环境要素仿真的通用三维可视化方案。

在SGI工作站上用Vega、Creator开发了攻防对抗三维显示节点，利用仿真的HLA标准开发了三维显示节点客户端联邦成员；提出了联邦仿真数据交互外层网络和三维数据交互的内层网络两层结构；利用TCP/IP可靠传输进行内层数据交互；在保证数据传输的精度和正确的前提下，有效的减小网络的通信量；对离散的三维数据进行平滑处理；使用特效渲染场景；采用多线程、多场景、多通道技术再现战场；给出了智能眼点选择的策略，解决了数据存储面临的诸多问题。

提出一种基于最大梯度和灰度相关的两步全景图拼接算法。该算法综合了基于灰度相关和特征相关算法的优点，首先通过匹配梯度最大值点位置的梯度值缩小搜索范围，再利用最大灰度相关匹配两幅待拼接图像。实验表明，算法原理简单、拼接速度快，同时消除了对有重复纹理特征图像的伪拼接现象，对图像亮度差异具有很强的抗干扰能力，鲁棒性好。

为了真实再现海冰和海洋平台之间的相互作用过程，开发了海冰环境下海洋平台动力仿真系统。该系统基于MultiGen和Vega软件建立海洋平台的可视化模型，通过ANSYS有限元软件计算海洋平台的动力响应，并使用了参数化建模方法，可以方便的修改海洋平台结构参数和海冰参数。介绍了实现海洋平台冰环境下的动力仿真过程的关键技术和实时仿真的一些细节问题，并对仿真效果进行了优化。ANSYS、MultiGen和Vega软件联用，对海冰载荷下的海洋平台动力仿真取得了很好的效果。使用该系统可以对海洋平台冰激振动获得直观、形象的认识，从而为海洋平台的设计、使用、振动控制提供帮助。

将模糊逻辑控制与滑模控制相结合，给出了一种模糊滑模控制器的设计方法。并针对伺服系统具有参数变化范围大、干扰源多等特点，设计了基于模糊滑模控制的伺服系统的结构。最后将该方法用于某机器人的机械臂的控制，并在参数大范围变化、正弦扰动作用等条件下进行了仿真。仿真结果表明，模糊滑模控制能有效地削弱传统滑模控制的“抖动”现象，并且在一定条件下具有很强的鲁棒性。

分析了当前几种电动汽车再生制动方式的不足，为防止过大的充电电流对蓄电池造成损害，提出了以蓄电池充电电流为控制对象的再生制动方案。另外，根据电动汽车电机反电动势、电池电压、道路状况，以及初始车速有较大范围变化的特点，设计了电动汽车再生制动H_∞鲁棒控制器，并利用SIMULINK建立了电动汽车再生制动系统模型以进行不同条件下的仿真研究，结果表明H_∞鲁棒控制器比传统的PI控制器具有更好的稳定性、更强的鲁棒性和抗干扰能力。

非线性控制系统在实际中的存在非常普遍，分析方法有多种。而非线性系统的相平面法既能提供稳态性能信息，又能提供时间响应信息，因而被广泛使用，但相平面法只限于一阶、二阶线性系统的分析。为得到高阶非线性系统的相平面，借助状态空间法，提出一种利用图解方法实现高阶非线性系统相轨迹的作图方法。数值仿真结果表明该算法与解析法相比具有良好的动静态性能、高的控制精度和较强的适应性，同时结果说明了该方法的有效性，算法具有计算简单、易于实现的特点。