镍氢动力电池电荷状态估计算法仿真研究

基于所建立的镍氢电池等效电路模型,将模型的各物理量和状态量之间的关系表达成离散化的状态方程.然后利用电子负载实时测得电流、电压等数据,基于自适应滤波算法对镍氢动力电池的电荷状态(SOC)估计进行仿真计算.仿真计算结果表明,在系统模型噪声统计不准确,或者模型不精确的情况下,基于等效电路模型的自适应滤波算法依然可以进行系统的状态动态估计,具有很强的鲁棒性.最后,根据试验测试结果对滤波算法仿真得到的电池SOC进行了验证,达到了较高的精度.     

基于卡尔曼粒子滤波算法的锂电池SOC估计

基于UTS分容柜所测得的实验数据,建立了18650锂电池的三阶Thevenin模型。将扩展卡尔曼滤波算法(Extened Kalman Filter,EKF)作为粒子滤波算法(Particle Filter,PF)的重要密度函数形成了扩展卡尔曼粒子滤波算法(Extened Kalman Particle Filter,EKPF)。对于EKPF算法在重采样过程中存在的样本退化、多样性丧失的问题,提出了一种通过权值排序的优胜劣汰粒子选择算法。采用通过该方法改进的EKPF算法对所建立的三阶Thevenin模型进行电池荷电状态(State of Charge,SOC)估计,实验结果表明,改进EKPF算法的SOC估计精度优于EKF算法和PF算法的SOC估计精度。     

基于CityGML的三维城市模型实时可视化研究

针对CityGML(City Geography Markup Language)城市模型实时可视化问题,提出一种流式读取与数据绑定结合的快速解析办法以及多线程并行处理的数据加载策略,通过将模型数据重新组织成Direct3D网格对象实现了对三维图形的高效渲染。实验部分给出了.Net平台下基于C#与Direct3D的三维可视化结果,证明了方法的有效性。     

悬挂约束下线缆装配仿真建模

线缆装配是虚拟装配的重要部分.以悬挂约束状态下待装配的线缆为研究对象,利用悬链线理论推导、建立了二维线缆静态模型.在已知线缆长度和线缆两端点位置的前提下,分析了反求线缆该模型关键参数的快速算法,利用该算法,可以快速确定二维线缆模型,满足线缆装配仿真的实时要求;在此基础上,利用相应的坐标变换算法将二维线缆模型转换为适用于三维虚拟现实平台坐标系的悬挂约束下的3D线缆装配仿真模型.利用建立的线缆装配仿真模型,当线缆端点位置发生移动时,可实时获取各点坐标值,计算、刷新3D线缆装配仿真模型,实现线缆的3D线缆动态建模仿真,同时可以计算出线缆关键点的张力大小,用来指导现实中线缆的装配.     

大型电站流体网络的POSTD实时仿真算法

本文针对大型电站实时仿真中常见的热工流体网络的求解问题,提出大型稀疏矩阵的POSTD实时仿真算法。POSTD (Pre___Ordering Symbolic Triangular Decomposition) 算法是在RCM排序算法的基础上加以改正,而得到的整体近似最优排序算法。同时根据流体网络计算的特点和要求,将原位LDL~1分解为三个步骤进行,即符号模拟分解、数值分解及数值求解。并在自动建模系统的支持下,在网络模块自动生成之前完成模拟定序和符号分解工作。从而大大提高了动态仿真的计算速度,同时节省存储单元,达到实时仿真的要求。该算法已编制成通用软件包。该软件包具有通用性强、实时性好、使用灵活方便和仿真精度高的特点。能适合并满足电站各种流体网络的快速计算,已用于长春20万千瓦仿真系统中。     

基于机器学习的地铁行人流在线优化控制研究

为了实现高峰期地铁站行人流管控的在线优化，设计了基于机器学习的地铁站行人流管控算法框架。以某地铁车站早高峰的行人流管控流程为研究对象，利用Agent技术搭建地铁站行人流管控仿真模型。多次运行仿真模型可以获得深度学习网络的训练数据。通过对网络进行充分训练，得到优化调度策略。将网络接入地铁站行人流实时运行数据，实现实时优化管控。仿真实验表明：引入的深度强化学习框架可以实现在线优化，调度结果优于传统方法。     

基于控制总线的内编队控制系统仿真实验设计

通过在内编队控制系统仿真实验设计中引入控制总线,实现了从仿真模型建立到模型接入总线的仿真实验,并在仿真实验设计中利用控制总线的特点,设计了总线数据实时符号化显示方案,实现对总线数据的实时监控和符号化显示,完成了对总线数据的实时统计和分析。对内编队卫星稳定工作状态的仿真实验结果表明,基于总线的实时可视化仿真使得对卫星控制系统性能仿真的实验验证过程更加直观高效,为开展内编队卫星控制系统性能仿真和控制方案设计提供了平台。     

基于累积延误损失算法的GHP模型

考虑不同机型的不同延误损失费用提出了一种累积延误损失算法,并建立基于该算法的地面等待策略(GHP)数学模型.该算法进行到达航班排序时,以所有航班总延误损失费用为首要排序标准,以先来先服务为第二排序标准,从而得到总延误损失费用与总延误时间值都较小的到达航班序列.同时,该算法也考虑了有后继任务的航班对到达航班序列的影响.基于该算法的GHP模型结合实际数据在实验仿真中取得了较好的效果,表明了该算法与模型的实用性与有效性.     

基于OpenGL的中药自动配药系统运动仿真

利用OpenGL建立可视化的中药自动配药系统运动仿真模型，结合算法的理论分析，在此平台上测试集料斗运动控制的不同算法，确定最适合本配药系统的算法。分析仿真所得数据，阐述此运动仿真系统在开发中药自动配药系统中的作用。     

基于Unity3D的油田抽油机三维可视化监控系统设计

针对抽油机监测形式单一、三维可视化程度低和联动性差的缺陷,引入信息―物理实时映射思想,开发了油田抽油机三维可视化监控系统。设计了抽油机数字空间,搭建虚实交互层设计架构;搭建三维可视化系统数据组成及关系框架;结合逆运动学,构建数学模型,基于五维模型和Unity 3D平台设计抽油机三维可视化系统总体架构;以游梁式抽油机为对象进行实验验证,实现了实时动态监测、虚实混合控制、运动轨迹追踪和在线预警等服务功能。为三维可视化监控在石油机械领域的落地应用和数字孪生系统的开发提供借鉴。     

基于HoloLens的有限元分析变形结果可视化研究

使用Unity3D软件开发基于Microsoft HoloLens的UWP(Universal Windows Platform)有限元分析结果虚拟评审应用。利用Matlab进行编程完成三维实体静力有限元分析。为实现变形效果的可视化,提取有限元分析结果,生成VTK(Visualization Toolkit)格式文件,利用自制的文件转换器转换成.dae文件。在Unity3D软件中编写顶点着色器脚本实现片面模型的颜色显示和变形效果的可视化,最终发布UWP应用。实验结果表明:Matlab和Ansys Workbench有限元分析结果相吻合,基于HoloLens的有限元分析变形结果虚拟评审应用沉浸感强,交互性高,并可以推广到其他有限元分析应用领域。     

舰载飞机着舰可视化仿真系统设计与开发

着舰是舰载机/航空母舰系统中极其重要的内容.为此,基于仿真技术和虚拟现实技术,提出一种舰载飞机着舰可视化仿真系统的设计方案.首先,采用C/S结构设计了舰裁机着舰可视化仿真系统,并对各个模块功能进行了详细的阐述.然后利用细节层次、纹理映射以及实例化技术对Creato创建的舰载机和航母的三维模型进行了优化.最后开发了基于MFC的Vega Prime视景驱动程序并介绍了碰撞检测A-法.完成后的着舰仿真系统可为自动着舰系统的设计、验证评估提供直观可视化的软件界面.     

通用虚拟现实软件开发平台的研究及其应用

针对快速构建虚拟现实应用系统的需要，开发出全集成化，功能完备且性能先进的通用虚拟现实软件开发平台VRMagic。该平台采用模块化设计，模块之间通过统一的数据结构相互通讯。基于WTK的三维虚拟演播室子系统是该平台的核心模块，它通过解析仿真描述文件产生虚拟场景，具有六自由度漫游、实时交互，实时视频合成与GIF动画等功能，同时支持立体眼镜、V8头盔、CyberGlove数据手套与多种定位与跟踪设备。通过将生物大分干三维结构信息转化为仿真描速文件，可利用访平台实现生物大分于三维空间结构及其动态演化过程的虚拟现实显示。     

一种基于查找表的快速导航路径提取算法

虚拟内窥镜是医学图像可视化与虚拟现实相结合的产物.为了缩短诊断时间,虚拟内窥镜需要提供一种自动导航方式来加快器官的浏览,通过分析已有细化算法提出一种快速的导航路径提取方法.该方法首先利用一种快速模板测试方法来生成26-邻域编码的查找表,然后根据此查找表快速地查询边界体素的删除标志,从而将复杂耗时的模板测试过程转换成简单快速的查询.提取的骨架经裁剪、平滑后可以用于虚拟摄像机的自动飞行引导.实验结果表明,该算法提取效率高、速度快,基本上能满足虚拟内窥镜系统导航路径提取的要求.     

"数字矿山"三维可视化研究

构建了“数字矿山”三维可视化框架模型,主要分为数据操纵、映射和绘制三个子过程。设计了“数字矿山”可视化系统模型,以集成式混合策略为基础,根据不同的应用目分别采用互补式和转换式混合策略。将体视化技术引入“数字矿山”三维可视化领域,针对“数字矿山”实体对象的不同特征和构模方式建立了光线投射方法、MarchingCubes方法和基于OpengGL技术几何绘制方法的适用条件并进行了实例验证,取得了逼真的效果。     

预警机指挥引导编队协同对海作战系统建模与仿真

从大系统的角度出发,对预警机指挥引导有人机/无人机编队协同对海作战系统进行了闭环设计,实现从作战方案装订到任务完成后返航整个作战过程的建模与仿真。整个过程提出了多种新的算法及思想,其中包括纯追踪、平行接近、捕获法3种自动引导模型和引导员手动引导模型,以消除僚机与长机的〖JP2〗相对位置偏差为思想设计的编队队形变换模型,以禁飞区对编队具有排斥力为思想设计的威胁规避模型等。最后通过Visual C++对各模型进行仿真实现,通过具有强大图形显示功能的二维仿真软件MapX和三维仿真软件Vega Prime实〖JP〗现战场态势可视化,并通过二维/三维显示模块之间的通信实现二维/三维视景显示的同步及实时切换。仿真结果表明,整个系统设计合理有效。     

面向CAD组件模型的多体系统虚拟原型实现技术研究

针对虚拟样机意义下的机械多体系统性能分析,研究开发了面向CAD集成建模与多体动力学仿真的虚拟原型D3MECHS.对比国产三维CAXA-CAD和SolidWorks-CAD,研究了直接从产品虚拟原型中的零件设计模型和装配模型获取多体系统物理性能属性和多体系统空间拓扑结构的理论和方法,提出工程分析模型EAM和CAD-OpenGL虚拟原型可视化和动态仿真算法,提出并实现完整的面向对象机械虚拟原型仿真框架.通过多体手册算例检验,表明D3MECHS实现方案的可行性.     

基于能量算子的三维空间实体LOD建模方法

为解决当前多层次细节(LOD)建模方法没有将简化和细分相统一,而造成细节层次模型特征表现不够丰富问题.将能量算子用于三维空间实体模型简化与细分,提出了基于能量算子的三维空间实体LOD建模方法.该方法主要包括3个步骤:模型能量算子计算、基于能量算子的模型简化和细分.实验表明,该方法能够生成细节层次较为丰富的模型,并具有良...     

双基地MIMO雷达相干目标角度估计算法

提出一种双基地多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）雷达相干多目标角度快速估计算法。采用单次快拍数据构建的一组Toeplitz矩阵重构出新的协方差矩阵,使得矩阵的秩等于目标的总个数;通过矩阵变换使得变换后的协方差矩阵满足centro Hermitian性,即可利用酉变换将复矩阵转化为实矩阵进行实数域的参数求解,采用旋转不变信号参数估计（estimation of signal parameters via rotational invariance technique, ESPRIT）算法即可准确估计出对应的目标角度。通过仿真表明：所提算法能够实现相干目标源的角度估计且参数自动配对;降低了复矩阵特征分解所带来的巨大运算复杂度,具有更高的参数估计精度和算法稳健性;同时能够对移动目标进行角度跟踪,具有良好的跟踪性能。