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计算机仿真杂志北大期刊统计源期刊

  • 主管单位:中国航天科技科工集团公司

  • 主办单位:北京控制与电子技术研究所

  • ISSN:1006-9348

  • CN:11-3724/TP

计算机仿真杂志

计算机仿真 2019年第06期杂志 文档列表

计算机仿真杂志军事领域仿真
1-4

基于作战系统复杂网络抗毁性优化研究

作者:邓青; 薛青; 陈琳; 于屏岗 单位:陆军装甲兵学院; 北京100072; 国防大学; 北京100091

摘要:对作战系统复杂网络抗毁性优化的研究,能够提高其抵抗破坏和战场生存能力。对作战系统复杂网络抗毁性进行优化,需要将系统抽象成由节点和链路构成的网络,使用连通度、平均最短路径长度等指标,从不同角度对网络连通性能进行度量,以评价优化抗毁性。传统方法多从共性角度出发,通过加边减边策略来改善网络,得到较少的中心节点、较高的集聚系数,但忽略了作战系统指挥控制的等级层次,导致对网络的优化效果不够理想。提出基于分形理论的作战系统复杂网络抗毁性优化方法。采用分形维数的盒计算方法,结合网络的重正化过程构建初始网络。依节点的度分布正负相关性结合的重连方式,分离集群节点、延长路径,从而完成已有网络的抗毁性优化。仿真结果表明,所提方法能够有效提高网络抗毁性能。

5-9

基于后续共享性的维修器材配置建模与仿真

作者:孙正; 石全; 王强; 戈洪宇 单位:陆军工程大学; 河北石家庄050003; 白城兵器试验中心; 吉林白城137000

摘要:基于后续共享性的装备维修器材配置过程具有时间连续性,在不同任务模式下,装备维修器材的需求与供应均具有极大的不确定性,这就使得实际维修器材的配置过程变得十分复杂。在实际维修器材配置过程中,基于后续任务阶段可以共享前面几个阶段剩余的维修器材,而前面任务阶段则不可以支配后续阶段的资源的特性(即资源后续共享性),以维修器材配置效果与运输效率为优化目标,综合考虑纵向配置(时间纵向上多任务阶段配置)与横向配置(物理空间上多对多维修器材配置)两种配置模型,构建了基于后续共享性的战时装备维修器材一体化配置决策模型。上述决策模型用确定的方法描述不确定的资源配置情景,且能获得时间纵向模型下的解析解;将横向配置过程转化为运输模型过程中,提高了模型求解速度与精度,非常适合战时装备执行紧急任务下,需要快速对维修器材配置的需求。最后利用MATLAB软件对数值进行仿真验证,证明了上述模型的有效适用性。

10-15

雷达接收系统目标信号实时校正仿真研究

作者:余天歌; 张志敏; 陈永强 单位:中国科学院电子学研究所; 北京100190; 中国科学院大学; 北京100049

摘要:合成孔径雷达(SAR)接收系统由于电路结构和器件的非理想性无法避免地存在误差,这些误差会在一定程度上影响目标信号的幅度和相位,从而影响雷达成像性能。由于系统传递函数的随机性和非共铌对称性,传统设计方法以及实系数FIR滤波器都不能满足要求。BP神经网络具备逼近任意非线性函数的能力,可利用其根据系统传递函数设计出相应的复系数滤波器。基于此,提出了将滤波器设计问题转化为实权值神经网络的训练问题,在实数域对误差函数的实部和虚部分别进行最小化的设计方法。结果显示,经过校正后的目标信号的评价指标和脉压波形均接近理想信号。最后结合实测数据验证了该方法能完成任意雷达接收系统的误差校正,是一种有效的设计方法。

16-20

雷达信号的数字化中频调制解调算法仿真

作者:赵玲峰 单位:广西大学行健文理学院; 广西南宁530005

摘要:研究一种有效的雷达数字化中频信号的调制解调算法对卫星探测、航空航天、海上救援等工作具有重要意义。针对当前算法存在雷达数字化中频信号解调结果失真严重,误比特率较大、抗干扰性不强的问题,提出一种基于DSP的雷达数字化中频信号解调算法,通过对雷达中频信号数字化处理和展开,分别利用单音信号对雷达数字化中频信号进行调幅和调频,同时给出了能够实现雷达数字化中频信号的正交调制的条件,实现了信号调制。在上述获得雷达数字化中频信号调制结果的基础上,利用相干解调方法将调制信号与余弦载波信号和正弦载波信号分别相乘,并将其中关于高频信号的成分进行过滤获得解调后的信息码。为了改善原有解调算法存在的问题,对输入的初步解调后的雷达中频模拟信号进行采样,在综合考虑实际电路的可行性和解调算法的可行性条件下,对中频信号进行进一步数字化处理并做DCT变换。根据变换后雷达数字化中频信号所具有的特点解调出原始信号波形,完成解调。仿真结果表明,所提方法具有较强的抗干扰性能,解调结果只有微小失真,基本能够满足实际应用要求,且误比特率较小。

21-25

某型坦克抢救车作业装置参数辨识

作者:晁智强; 郭浩; 李华莹; 宁初明 单位:陆军装甲兵学院车辆工程系; 北京100072

摘要:机械液压系统参数存在着难辨识,原理复杂难以精确定量计算的特点,在仿真中关键参数通常依靠人工进行大量重复的试错性质的参数整定。为实现某型坦克抢救车起吊装置的参数辨识,在传统机械臂动力学分析及液压模型分析的基础上,提出了一种基于自适应变异遗传算法及人工免疫算法的多种群混合生物算法,于Simhydraulic中建立结构合理的机械液压模型,实现了合理的联合参数辨识。并在搭载了联合传感器采集系统的实车实验平台上进行了实验,通过自洽的评价体系评估了模型合理性。通过实验验证,上述方法切实可行,取得了比较好的辨识效果。

26-31

船舶动力装置燃油系统故障仿真研究

作者:李小鹏; 倪何; 金家善 单位:海军工程大学动力工程学院; 湖北武汉430033

摘要:船舶动力装置燃油系统的故障诊断对快速恢复船舶动力装置的工作能力有着重要的意义。针对智能化故障诊断建模所需的大量故障样本无法在短时间内获取的难题,提出了通过故障仿真获得故障样本的办法。针对目前船舶动力装置燃油系统运行性能仿真技术相对成熟,但用于故障仿真时存在无法注入部件不同程度故障的不足,提出了在现有运行性能仿真模型中增加故障接口拓展仿真模型的策略,建立了能够注入部件不同故障程度的故障仿真模型,并完成了SimuWorks仿真平台上的仿真软件开发,最后以某型船用燃油系统的燃油泵内漏、总管调压阀卡死和过滤器堵塞三个典型故障为例,通过模型中预设的故障接口注入故障参数,获得了燃油系统的典型故障现象。仿真结果表明,所建立的故障仿真模型能真实反应船舶动力燃油系统故障时参数变化趋势,可以通过仿真为故障诊断建模提供丰富的故障样本。

计算机仿真杂志航空航天领域仿真
32-35

无人机遥感监测下大气污染源追踪定位仿真

作者:陈晨; 杨晶; 吴亮 单位:河北水利电力学院水利工程学院; 河北沧州061000

摘要:针对当前方法进行无人机遥感监测大气污染源追踪定位时,普遍存在着定位所需时间过长、成本开销较大、精度较低等问题。提出基于萤火虫算法的大气污染源追踪定位方法。通过对无人机遥感监测下大气污染源进行分析,构建大气污染源扩散模型,以该模型为依据分析大气污染源形成原因,提取大气污染源特征,以特征值为依据,利用萤火虫算法对无人机遥感监测下大气污染源进行追踪定位,将萤火虫种群分为无数个单独子群,根据各个子群之间信息交流找出大气污染源追踪查询最优方案,构建无人机遥感监测下大气污染源追踪定位模型,以此实现大气污染源追踪定位。实验结果表明,所提方法在进行大气污染源追踪定位时所需时间较短、成本开销较少、精度较高。

36-43

空间飞艇无线通信系统太阳能供电设计仿真

作者:樊梽; 周江华; 王保成 单位:中国科学院光电研究院; 北京100094; 中国科学院大学; 北京100190

摘要:空间飞艇无线通信系统为其安全飞行提供必要数据支持,而供电设计则是制约空间飞艇的安全飞行时长。为了配合空间飞艇的长航时飞行,针对无线通信系统的持久供电问题,利用太阳能电池进行自供电设计。高转换效率是自供电设计的重要技术难点。为了提升太阳能自供电系统的转换效率,对传统的BOOST电路结构和最大功率点跟踪算法进行优化设计。采用同步BOOST电路结构降低电路功耗,并提出了高效率的自适应电导增量法。最后进行了Simulink仿真设计,以及硬件电路设计。实验结果表明,自适应自导增量法实现了快速、高效的最大功率点跟踪,硬件电路系统实现太阳能电池的能源转换。整个系统设计合理可行。

44-48

基于HHT的星载SAR海面动目标检测

作者:耿逸群; 宋红军 单位:中国科学院电子学研究所; 北京100190; 中国科学院大学; 北京100049

摘要:为了提高星载SAR海面动目标检测及参数估计的准确性,针对强杂波场景下的目标回波信号被海杂波及噪声淹没的问题,提出了一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)阈值滤波及Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang transform,HHT)的海面动目标检测及参数估计算法。算法首先通过EMD将回波分解为杂波和目标分量等,通过EMD阈值滤波滤除大部分海杂波和噪声,然后计算目标分量的瞬时频率,获得频率随时间变化的HHT谱,最终利用线性拟合估计目标运动参数。算法自适应对信号进行分解,去噪和抑制杂波操作简单,并可同时对多目标进行运动参数估计,有助于简化多目标运动检测和参数估计流程。仿真结果表明了算法的有效性。

49-54

涡扇发动机油门节流控制器设计仿真研究

作者:顾彬斌; 潘慕绚; 黄金泉 单位:南京航空航天大学能源与动力学院; 江苏南京210016

摘要:涡扇发动机动态特性在节流状态下随着转速和飞行条件的变化呈现强非线性,定参数PID控制器难以保证全包线节流状态的控制性能。针对该问题,提出相似模糊PI控制器实现包线节流状态的稳定跟踪控制。针对发动机设计点转速特性,建立PI控制器参数调整规则,利用模糊规则增强PI控制器的适应性,并引入遗传算法优化模糊系统的论域边界。为克服包线特性变化,利用发动机在相似坐标系中特性相近的特点,采用相似变换自适应调整包线内工作点的模糊论域边界,减少包线内论域参数整定的工作量。针对包线内不满足相似原理的工作点,修正相似变换后的控制器参数。应用所设计的控制器于某型涡扇发动机并开展数字仿真。仿真结果表明该控制器可保证发动机节流状态下转速跟踪性能,系统输出响应速度快,无超调,具有一定的工程实用性。

55-58

滑翔飞行器激光雷达探测目标避障轨迹仿真

作者:李铭 单位:郑州大学西亚斯学院; 河南郑州451150

摘要:对滑翔飞行器激光雷达探测目标避障轨迹进行优化,能够提高飞行的安全性。对激光雷达探测目标避障轨迹进行研究,需要对轨迹优化问题的控制变量进行离散化处理,构建滑翔轨迹优化问题模型。传统方法构建飞行器轨迹优化模型,设计滑翔飞行器避障轨迹优化方案,但忽略了对控制变量的离散化处理,导致无法保证轨迹通过航路点,提出基于混合粒子群算法的滑翔飞行器激光雷达探测目标避障轨迹优化方法。仅考虑飞行器纵向平面内的运动,构建飞行器滑翔过程运动学模型及气动模型,采用分段参数化策略对轨迹优化问题的控制变量进行离散化处理。考虑优化轨迹必须通过航路点这一要求,综合热流、过载、动压、航路点过程约束和末端约束构建滑翔轨迹优化问题模型。利用混合粒子群算法求解最优滑翔轨迹。实验结果表明,所提方法可以快速设计出满足多种约束条件的滑翔飞行优化轨迹。

59-63

航天器多次再入气动巡航变轨

作者:李勇; 甘庆波 单位:中国科学院光电研究院; 北京100094; 中国科学院大学; 北京100049

摘要:对航天器多次再入地球大气气动巡航控制方案进行了研究,通过分析高层大气密度的变化特性,结合气动辅助变轨的优化控制策略,引入多次再入大气变轨技术和气动巡航技术,运用高斯伪谱法优化气动巡航推力控制策略,从而实现航天器大范围倾角机动。仿真结果表明,多次再入大气航天器气动巡航技术可以在实现大范围倾角机动的同时,相对于纯推力变轨还能节省大量燃料,并且相对于单次以及多次的轨道再入,多次再入气动巡航技术不仅降低了航天器表面热流密度的峰值,在轨道倾角机动能力上也有提高。

64-67

基于BIM的航站楼火灾差异化防排烟研究

作者:宋洋; 李鹏哲 单位:中国民航大学; 天津300300

摘要:航站楼作为特殊的大空间建筑,人员密集度高,疏散距离长。传统的防排烟设施在这类建筑火灾情境下存在耦合度不高、效率低等的缺陷。为应对这些缺陷,并解决目前航站楼火灾过程中烟气防排困难等问题,提出差异化防排烟设计方案对各防火分区进行性能化设计。集成航站楼各项动静态信息,建立候机厅的建筑信息模型(BIM)。利用Pyrosim仿真软件,设计并实现航站楼自然排烟与机械排烟的差异化方案,评估不同的防排烟措施对人员疏散安全性的影响。数值仿真结果表明,对比传统的技术手段,差异化防排烟方案能提高烟气防排的安全效能,进而优化类似航站楼等大空间建筑防火设计理念。

68-72

温度效应对壁板动响应及疲劳寿命影响研究

作者:王晨; 燕群; 陈海波; 黄文超 单位:中国飞机强度研究所; 陕西西安710065; 中国科学技术大学; 安徽合肥230027

摘要:飞行器壁板在热振环境下承载能力会明显下降甚至出现疲劳破坏。针对上述问题,采用有限元法建立铝合金壁板热振分析模型,结合频域疲劳寿命预报方法研究材料热物性参数、热应力对壁板动响应及疲劳寿命的影响规律。研究结果表明,随着温度升高,热应力会导致壁板危险点应力功率谱峰值及均方根应力明显增大,而弹性模量随温度变化对应力功率谱峰值及均方根应力影响很小。壁板动响应随温度变化对疲劳寿命的影响主要来自于热应力,但对壁板疲劳寿命的贡献量很小。温度效应对铝合金疲劳性能的影响是决定壁板疲劳寿命的主要因素。

73-76

无人机组合导航系统姿态控制方法仿真

作者:王杰; 张永辉; 李宪鹏 单位:海南大学信息科学技术学院; 海南海口572000

摘要:针对无人机姿态控制精准度要求较高,当前控制方法中存在误差较大、航线规划与更新耗时较长、控制响应延时较长等问题,提出基于卡尔曼滤波算法的无人机组合导航系统姿态控制方法。利用导航系统中的陀螺仪获取无人机转动角速率,采用TRIAD算法与皮卡逼近算法确定无人机航姿的四元数,同时利用GPS、气压高度计与加速度计获取无人机飞行的水平方向与垂直方向的位置和速度信息,对上述无人机状态数据进行降噪处理后将对应的线性数学模型转换为状态信息融合方程,实现导航系统航姿信息融合,根据信息融合结果,利用卡尔曼滤波算法估计并更新无人机运行状态,控制飞行姿态。实验结果表明,所提方法对应的无人机运行误差较小,且航线规划与更新时间及控制响应延时都短于实验对比方法,验证了所提方法的鲁棒性。