基于虚拟测试仪器的诊断技术及在VMTS中应用

故障诊断是一门交叉学科,广泛应用于各个领域,在飞机维修虚拟训练系统(VMTS, Virtual Maintenance Training System)平台基础上,提出基于虚拟仪器进行测试、故障定位的仿真训练策略,构建了基于需求的虚拟测试仪器模型框架,并在VMTS系统中得到应用。通过虚拟测试仪器与推理模块协同配合的方法解决了维修虚拟训练过程中普遍存在的故障诊断类型套路化问题,并且能够完成复杂状态下的故障诊断任务,满足各种故障诊断训练要求,最后以尾桨故障诊断为例,证明该方法的可行性。     

聚变堆遥操作上层协同控制系统设计和测试

为了解决聚变堆遥操作维护上层控制系统普遍存在的软件功能模块过于集中、拓展性差、不具备中层运动规划能力等问题,设计了一种基于机器人操作系统(ROS)的上层协同控制系统。该系统采用分布式架构,基于市场成熟的开发平台进行设计,集成了中层运动规划与动力学虚拟仿真功能。通过“轴销抓取”的实验场景测试的结果表明：该系统满足设计需求,运行稳定。     

航电设备通用检测维护台的设计

为了适应机载武器装备系统的多样化以及通用性要求,搭建了基于PXI总线的航电设备通用检测维护台,在系统架构、硬件设计以及软件开发等各方面进行了通用性设计。该航电设备通用检测维护台基于PXI构架,挂装不同种类的适配器,操作通用平台上的人机接口,可满足多种设备的检测、测试任务。航电设备通用检测维护台在一个机柜内实现了人机交互操作,大功率、高精度、多种类通用电源及PXI智能测试平台等的高度集成。该通用平台具有良好的通用性和扩展性,适用多种机型、多种航电设备。通用平台已在某型航电设备的检测维护中完成了工程验证,系统性能稳定,适用性强,可实现多种航电设备的检测维护工作,也可推广至海军舰艇、兵器车载装备等。     

基于XML的故障诊断虚拟训练描述模型研究

随着科学技术的迅猛发展,传统故障诊断训练存在的问题日益突出,越来越难以满足维修人员的故障诊断训练需求。提出了通过虚拟方式进行辅助训练,来提高维修人员的故障诊断能力和掌握故障诊断相关知识,满足故障诊断训练需求。为实现故障诊断虚拟训练,分析了故障诊断虚拟训练模型的描述要素和描述语言。运用诊断树分析方法,基于XML建立了故障诊断虚拟训练描述模型,为实现故障诊断虚拟训练提供模型支撑。最后,基于此模型对液压千斤顶回收不到位的故障进行了描述,验证了描述模型的正确性与实用性。     

一种基于仿真资源包的虚拟教学训练系统设计与实现

国防现代化的加速发展对人才培养提出了更高的要求;为了更便捷、更高效的培训部队人才,用最低的消耗实现最佳的训练效果,提出了一种基于仿真资源包的虚拟教学训练系统设计与实现方法;支持仿真资源包的自定义扩展,采用资源包加运行平台的技术架构,满足了结构原理、岗位操作、维护保养、故障排除等方面的训练需求,构建了集教、学、训、考等功能于一体的虚拟教学训练系统;最后应用实例表明,该系统可有效满足教学需求,节省教学资源,提高教学效率,取得了良好的应用效果。     

基于WLAN的分布式混合总线ATS设计与实现

复杂武器装备通用化、大型化、环境特殊化的特点和新型武器装备与原有系统叠加组合使用现象的日益突出,这对装备保障提出了灵活化、分布式、组合使用的通用性要求。将网络测试技术、混合总线技术和模块化测试单元组合应用于舰载自身保障测试、飞机外场保障等测试项目,实现了测试网络根据需求可选择、可重组、分布式,测试设备模块化、体积小、便携通用的设计要求。重点对分布式自动测试系统构建过程中所涉及的测试设备组网、混合总线仪器控制等关键技术进行了研究,提出了基于WLAN的分布式ATS测试方案;通过无线总线桥的设计使用,整合GPIB、VXI、RS232/429和LXI模块化总线测试设备;经实际使用证明能有效提高测试效率,满足舰载、机载系统等多型武器装备多级保障测试需要。     

回旋加速器虚拟样机技术进展

基于缩短开发周期、降低物理样机成本及实现创新设计的目的, 虚拟样机(VP)技术被用于低能回旋加速器的设计中. 本文介绍了华中科技大学在回旋加速器VP技术研究上的进展. 提出了面向多学科协同设计的回旋加速器虚拟样机开发思路, 描述了基于Python脚本语言混合编程技术的VP集成平台. 在该平台下, 通过多个设计组件的支持与协作, 可实现对主磁铁、高频腔和中心区等关键部件及回旋加速器整机的优化设计.     

回旋加速器虚拟样机技术进展

基于缩短开发周期、降低物理样机成本及实现创新设计的目的,虚拟样机(VP)技术被用于低能回旋加速器的设计中.本文介绍了华中科技大学在回旋加速器VP技术研究上的进展.提出了面向多学科协同设计的回旋加速器虚拟样机开发思路,描述了基于Python脚本语言混合编程技术的VP集成平台.在该平台下,通过多个设计组件的支持与协作,可实现对主磁铁、高频腔和中心区等关键部件及回旋加速器整机的优化设计.     

增强现实环境下的CPS虚拟装配系统研究与实现

基于双目视觉原理，利用Unity3D游戏引擎开发了一种增强现实环境下的信息物理融合(cyber-physical systems, CPS)虚拟装配系统。通过研究快速定位算法识别特征标记点建立虚拟模型与实物装配单元的配准关系，融合虚拟模型投影图像与实物装配体图像实现虚拟装配仿真，实时输出在视频眼镜结构中显示。经过试验验证，该系统满足CPS实时性、稳定性以及信息世界与物理世界融合的要求。     

并行平台上的CFD第一部分:标准的建立

为解决分布式网络并行技术在计算流体力学应用中的主要问题,提出了"并行平台上的CFD通用界面标准”.应用该CFD通用界面标准简化了传统的CFD程序改为并行程序的工作,使不同的CFD核心程序可以方便而快捷的改为并行程序,应用于不同的算例中;提高了CFD并行程序的移植性,CFD核心层同并行边界层无需作任何改动就可应用到不同的并行平台上.在这个标准基础上开发了基于WINDOWSNT系统的WINSOCK并行平台,搭建了基于LINUX系统的PVM并行平台.     

实时数据驱动的交会对接仿真平台设计与实现

航天器地面综合测试时,为了在测试数据显示基础上,动态展示航天器交会对接过程,验证交会对接飞行方案的正确性,为航天员手控交会对接训练提供支持,设计航天器交会对接仿真系统,给出交会对接仿真平台设计架构。通过对航天器建模、虚拟场景装配、模型驱动方法、阳照区/阴影区绘制、姿态和星下点轨迹计算方法研究,开发实现航天器交会对接仿真平台。平台由实时测试数据驱动,在航天器地面静态测试下,可以实时显示航天器三维飞行状态及星下点轨迹。目前,仿真平台已经应用于航天器地面综合测试过程中,同时,平台可以扩展支持航天器在轨飞行动态展示,丰富了航天器测试和监视手段,具有较高工程应用价值。     

技能训练性实验教学模式研究

技能训练性实验是学生分组实验的4种基本类型之一，其目的是训练学生认识和掌握某种仪器的使用方法、装配技术等知识技能。通过对以往教学模式的研究，发现优点，找到不足，通过教学实践，力图探究一种新型技能训练性实验教学模式。     

从PhET看国内高校物理虚拟仿真实验教学项目建设

PhET是国际知名的虚拟仿真实验项目,可以在线模拟物理等方面的实验。该项目基于广泛的教育研究,通过直观、类似游戏的环境吸引学生,激励学生通过探索和发现来学习。PhET项目是虚拟仿真实验成功的案例,对我国虚拟仿真实验项目建设有重要参考价值。分析了PhET项目在设计理念、技术手段、项目运营和使用效果等方面的特点,提出了国内高校现有物理虚拟仿真实验项目建设的努力方向。随着国家虚拟仿真实验教学项目共享平台(实验空间)的不断完善,各高校的物理虚拟仿真实验项目将会被弱化,只有发展特色的实验项目才能和实验空间相互补充、协同发展。     

基于虚拟仪器的导弹质心定位系统设计与实现

针对传统导弹质心定位设备精度低,操作繁琐等弊端,从弹体质心定位原理出发,合理选取力矩计算参考点,建立质心定位模型;以基于PCI总线的内插式DAQ虚拟仪器测控平台为依托,突出“通用性、精确性、高效性”的设计理念,制定系统总体设计方案,围绕导弹质量测量与质心定位技术展开研究与工程实现;实际应用表明,本系统可拓展应用于多型导弹和大型圆柱形工件的称重与质心定位,满足导弹飞行控制研究和装配工艺要求。     

颗粒沉降运动的虚拟区域法直接数值模拟

文采用基于四边形网格的分布式拉格朗日乘子／虚拟区域方法(DLM／FD method)对二维方槽内775个圆形颗粒在流体中的沉降过程进行了直接数值模拟。得到了颗粒流沉降过程中流体和颗粒速度和涡量分布、流场压力分布等流动细节,展示了颗粒在沉降过程中由于相间的相互作用以及颗粒间的作用,使得颗粒流在流场内形成大小不一的旋流区,颗粒回旋着沉降,同时颗粒的尾涡影响附近颗粒的运动．本文的结果说明分布式拉格朗日乘子／虚拟区域方法对模拟存在很多颗粒的悬浮体流动是可行的。     

机载机电系统自动测试平台的设计与实现

以提高某型飞机机载机电系统UMS的外场故障定位和隔离能力为背景,实现资源整合,对UMS系统通用自动测试平台GPATE的硬件结构与软件技术进行了研究,介绍了GPATE平台的硬件结构的组成和软件架构的设计,在GPATE平台上采用标准化、模块化设计,实现了硬件的通用性和软件的可移植性。通过实验室静态仿真和外场动态验证表明,GPATE的设计合理、各项指标均能满足实现对UMS系统功能测试的要求,有效地提高了产品的故障检测率。     

天绘一号卫星多传感器协同辐射定标方法

提出了一种基于灰阶靶标的多传感器协同辐射定标方法,通过有效利用具有自动化观测设备的固定定标场、合理共享其他卫星的移动靶标场来提高定标频次。根据灰阶靶标的光谱平坦特性及同平台多传感器观测时相、几何、视场的一致性,建立了多光谱相机与全色高分辨相机间的辐亮度关系模型,实现了全色高分辨相机对多光谱相机的协同辐射定标。天绘一号卫星星地同步实验结果表明:建立的辐亮度关系模型具有通用性;多光谱相机协同与场地辐射定标系数相对差异小于5.3%;协同辐射定标精度优于5%,在提高效率的同时,可获取与场地辐射定标相当的精度。     

基于通用模块化的大型空间飞行器地面供配电系统设计

地面供配电系统一直存在体积过于庞大、系统通用性稳定性差问题。基于通用模块化的设计方案,从基本功能实现模块的角度,将系统划分为功率继电器模块、信号继电器模块、PXI控制模块、地面电缆模块、软件实现模块等,通过对这些模块的通用性设计及部分软硬件功能的整合,实现了减少系统体积规模、加大系统集成化及小型化程度、提高系统间通用性及鲁棒性的目的。     

基于改进量子粒子群的分布式并行计算框架设计

为了实现用户任务在大规模计算机集群上进行高效地处理,并克服现有并行计算框架通用性不强的缺点,提出了一种基于改进量子群算法和Map-Reduce模型的通用并行计算框架;首先,对经典的Map-Reduce分布式并行计算框架以及并行计算流程进行了具体描述;然后,基于改进的量子粒子群算法设计了改进的Map-Reduce模型,在Map阶段通过多种群并行搜索并计算所有粒子适应度,在Shuffle和Sort 阶段实现粒子的排序和种群的重新划分,然后在Reduce阶段更新控制系数和粒子位置,当最优解不变时,通过混沌扰动对其进行扰动;仿真实验表明同,文中设计的基于改进量子粒子群算法和Map-Reduce模型能高效地执行任务,较传统的Map-Reduce模型具有较少的执行时间,具有很强的可行性,是一种有效的通用并行计算模型。     

多谱段合成环境数据生成系统

空间环境对现代武器系统的性能有着重要影响,为生成精确、标准的合成环境数据,构建一套合成环境数据生成系统对仿真试验有着重要意义;该系统基于国际通用的Sedris[1]环境数据统一标准,采用虚拟试验和分布式仿真技术,实现大气、红外以及电磁环境数据的生成;根据不同的战场环境,利用此系统完成合成环境的建模、特性计算、数据转换以及可视化,提高了试验的精度与准确度,为武器系统的效能评估提供了数据支撑。