计算机仿真杂志 北大期刊 统计源期刊

计算机仿真 2016年第12期杂志 文档列表

计算机仿真杂志综述

系统论是仿真又一个基础理论1-4

摘要：系统论是20世纪科技四大理论成果之一。它是仿真学科的又一个基础理论。系统论的产生和发展标志着人类的科学思维由主要以实物为中心逐渐过渡到以系统为中心，是科学思维的一个划时代突破。系统论是一般性的科学，其内容包括现代系统学、非线性科学和复杂性科学。现代系统论还有鲜明的方法论特征，它的理论和方法可以应用到不同领域对象的研究，给不同学科的发展提供方法论的指导，所以又被人们看作是一种科学方法论。现代系统论在不同的科学领域中的广泛应用，使科学发展呈现出新的面貌。几十年的仿真实践表明，还原论方法对于简单系统，甚至简单巨系统，十分有效，但是，对于复杂系统无效，因为它往往丢失系统的整体性，这时需要应用“整体论”或“系统论”方法。

计算机仿真杂志军事领域仿真

重型特种车辆油气弹簧生热机理分析5-9

摘要：根据某重型特种车辆油气弹簧台架试验中温升过高易造成热损坏的现象，展开特种车油气弹簧热力学研究，对其生热机理进行分析和研究并建立相应数学模型，利用MATLAB软件进行生热机理的仿真，并引人生热比的概念对系统生热主、次因素进行研究。仿真结果表明：阻尼效应生热量占系统总生热量的99．8％左右，说明特种车辆油气弹簧主要生热因素为阻尼效应生热；其中激振频率、振幅对系统生热有很大影响。

计算机仿真杂志航空航天领域仿真

武器精确制导目标跟踪测量仿真研究10-12

摘要：针对当前武器精确制导目标跟踪为移动的非线性、非高斯特点，提出了基于粒子滤波算法的制导信息提取算法。粒子滤波算法是基于贝叶斯估计的非线性滤波算法，首先将目标跟踪信息转化为贝叶斯滤波问题，通过滤波抑制粒子退化和增加粒子的多样性，进而提取更有效的制导信息，提高非线性估计的精度。仿真结果表明，粒子滤波算法具有较好的实时性和鲁棒性，有效实现复杂场景下的目标跟踪。

基于三维城市模型的GNSS性能定量研究13-19

摘要：在城市峡谷环境下，全球导航卫星系统（GNSS）性能显著下降，选择合适的单系统或多系统用以导航，是用户迫切需要解决的问题。传统方法分别对GNSS各单项性能进行评价，不足以比较不同系统综合性能的优劣，因而不能为用户选择合适的系统提供依据。为解决上述问题，提出了通过建立三维城市模型，并利用模糊综合评价理论（FCE）从精度、可用性、连续性与完好性四个方面对GNSS导航性能进行综合评价的方法。仿真结果显示，在实验区域，GPS＋BDS＋GLONASS构成的组合系统的性能显著优于其它系统，是用户的最优选。就单系统而言，GPS略优于BDS，且均明显优于GLONASS。证明了上述方法定量评价GNSS导航性能精度高，可为用户选择合适的导航系统提供依据。

四轴飞行器控制系统优化策略仿真研究20-23

摘要：四轴飞行器控制系统的优劣决定了飞行的稳定性能。由于传统的PID控制器参数固定，存在着动态效果不佳、控制精度不高的问题，针对其具有非线性、强耦合、时变等特点，提出了一种采用变论域模糊的四轴飞行器复合控制策略，在不改变模糊控制结构和规则的前提下，根据对系统误差的大小进行分级选择合适的伸缩因子，从而实时改变模糊控制器的输入和输出论域，使控制器能够较好兼顾系统的快速性与准确性的性能需求。仿真结果表明采用误差分级的变论域模糊PID控制策略能够有效的提高四轴飞行器的动态性能和控制精度，且具有较好的自适应能力和较强的抗干扰性能。

伺服机构永磁同步电机的控制性能设计24-28

摘要：在永磁电机优化控制的研究中，针对伺服机构驱动电机的控制性能设计费时较长且不直观问题，提出了一种初步设计永磁同步电动机电气参数的仿真方法，采用永磁同步电动机的数学模型，在驱动电机永磁同步电机磁路线性的假设条件下，为提高电动伺服机构的控制性能，将矢量控制策略与电机本体设计相结合，通过定子电流矢量轨迹分析永磁同步电动机性能。编写电机Matlab程序计算电机在各种控制模式下的电气参数，将定子电流矢量轨迹图与计算得到的参数相结合，便可快速地对电机性能做出判断，并通过电机模型仿真与程序计算的结果对比，验证了所提方法的正确有效，为同步电机控制性能优化提供了方法依据。

机载天线伺服系统鲁棒控制器设计29-32

摘要：机载天线对中伺服系统要求根据上位机发出的控制指令实时调整天线姿态，隔离扰动对天线指向的影响，保证天线始终高精度对中目标卫星。如何测量系统的随机扰动并进行补偿控制，保证伺服系统的动态跟踪性能是设计的一大难题。为解决上述问题，提出了一种利用干扰观测的鲁棒控制器方法，采用极点配置法设计干扰转矩观测器，将观测到的干扰前馈到控制信号输入端进行补偿控制，为了抑制观测器误差对伺服系统性能的影响，设计鲁棒H∞控制器来保证整体反馈系统鲁棒稳定性。通过对伺服系统进行仿真分析，动态跟踪误差可以控制在±0．2。范围内，说明带有干扰观测的鲁棒控制器能够有效地补偿外部扰动，提高天线稳定跟踪的精度。

多飞行器协同作战探测图像融合方法研究33-37

摘要：针对多飞行器协同目标探测问题，提出了基于改进SIFT算法的实时图融合。首先，通过建立两种典型编队下的多飞行器末段协同探测实时图成像模型，作为融合基础。然后，针对融合过程的时效性和准确性，对SIFT（Scale—invariant feature transform）算法进行改进，简化特征向量的生成方式，并将特征点的主方向约束性添加到匹配条件中，结合RANSAC（Random Sample Consensus）算法剔除误匹配点。最后，利用加权平滑算法对多飞行器协同探测到的实时图进行融合。对比仿真表明，改进SIFT算法提高了配准的实效性和精确性，能够有效的用于多飞行器协同探测实时图的融合。

四旋翼飞行器姿态的自抗扰控制研究38-41

摘要：在四旋翼飞行器的姿态控制优化中，针对欠驱动四旋翼飞行器的强耦合和对外扰敏感等问题，提出了一种非线性自抗扰姿态控制器的设计方法。建立四旋翼飞行器的姿态运动模型，并根据模型信息，设计自抗扰姿态控制器。自抗扰控制器通过跟踪微分器（TD）安排过渡过程，利用扩张观测器（ESO）实现状态间耦合项的跟踪和估计，同时实现对系统总扰动的估计，并根据扰动估计值，采用非线性状态误差反馈（NLSEF）进行实时补偿。实验结果表明，所设计的控制器能够有效实现四旋翼飞行器的姿态控制，并具有较强的鲁棒性。

飞机排班机型指派管理优化问题研究42-46

摘要：机型指派是飞机排班工作的基础和前提，对飞机排班的结果有着巨大的影响。机型指派是给每个航班指派一种特定的机型，旨在满足安全性和旅客需求的前提下达到收益最大。指派中的航班数量众多且涉及诸多约束条件，是典型的NP难问题。同时航空公司采用的人工排班方式耗时长，效率低。针对上述问题，首先基于航班环建立以一天为周期的机型指派优化模型，采用改进的遗传算法求解模型，最后利用Delphi编程实现计算机的智能指派。通过对航班的指派方案进行仿真，结果表明，上述方案在飞机利用率、成本优化和排班时间上都有很大的提高。上述方案可为航空公司决策者提供决策支持。

空间航天器交会对接位姿精度估测研究47-53

摘要：针对当前交会对接领域非合作位姿估测精度普遍不高及受空间条件限制的问题，提出了一种双且视觉的智能高精度位姿估测算法。对系统进行建模，设计遗传TRIAD算法对平移位姿进行初步估测，得相对位置及相对速度，并设计改进型KALMAN滤波器，对初步估测结果再滤波。给出了遗传TRIAD算法与改进型KALMAN滤波算法的设计过程并进行仿真，算法跟踪速度快，鲁棒性强。仿真证明了算法设计的优越性，能有效提高非合作交会对接中位姿估测的精度。

自主无线电中调制识别辅助同步算法研究54-57

摘要：对于深空自主无线电调制方式的未知情况，在通用载波同步环路的基础上提出了一种调制识别辅助同步的算法，分别采用决策论法和简化神经网络法来辅助载波同步环路，根据识别结果可以快速有效地选择出环路的鉴相方式，从而完成环路锁定。通过分析比较，说明了简化神经网络法的识别概率明显高于决策论法的识别概率。仿真结果表明，简化神经网络法在极低信噪比的条件下依然具有较高的识别概率，能够满足深空接收机的实际应用。

四旋翼飞行器不完全微分PID控制算法研究58-61

摘要：针对四旋翼飞行器飞行不稳定问题，提出一种不完全微分PID控制算法。为提高飞行器姿态的控制性能，在常规的PID控制器微分环节中加入一阶惯性环节，可降低外界信号对系统造成的干扰。首先建立四旋翼飞行器的动力学建模，并设计不完全微分PID控制器，最后在matlab中，分别对四旋翼飞行器的俯仰运动、翻滚运动和偏航运动进行仿真验证。仿真结果表明不完全微分PID控制器比常规的PID控制器响应速度快，具有更高的鲁棒性和自适应能力，能够快速达到稳定状态，有效的提高四旋翼飞行器姿态的稳定控制能力。

关于多跑道机场噪声优化预测方法62-68

摘要：多跑道机场噪声预测是机场规划和改扩建的重要基础，随着机场跑道数量的增加，航班、跑道、飞行程序之间组合更加多样化，机场噪声预测问题更加复杂。为了得到可靠性高的预测结果，根据不同跑道的航迹聚类和机型聚类，把聚类结果的每簇中心航迹和代表机型数据组合导入INM（Integrated Noise Models）计算噪声值构成噪声数据库，通过贝叶斯分类算法构建了一个采用贝叶斯分类的多跑道机场噪声预测模型。输入航班号、机型、航迹、目的地、出港点等基础数据即可快速确定航迹、机型所属类别和跑道号，然后查询噪声数据库得到噪声预测结果。实验结果表明，上述模型能够在一定误差范围内方便快捷地预测出机场周围敏感点的噪声，从而验证了预测模型的合理性和有效性。

采用卫星与惯性导航对空投精确控制研究69-72

摘要：精确空投系统需要载荷投放到空中后在运动状态下，载荷捷联的卫星与惯性组合导航子系统完成初始对准，为后续精确对准及组合导航提供初始姿态矩阵。在上述条件下因陀螺无法测出地球自转角速度，而且重力加速度受到干扰，传统的静基座及晃动基座对准的方法无法采用。因此如何完成载体空中动基座对准成为精确空投系统的技术难点。针对上述问题，提出了一种运动状态下，利用导航坐标系和载体坐标系比力映射关系的求解初始姿态矩阵的方法。上述算法是在卫星导航装置辅助下，测得对准时段内的载体位置坐标及导航坐标系下载体的运动速度，根据比力方程并对姿态矩阵进行分解，导出初始姿态矩阵的解算表达式。模拟空投载体的下落过程，对算法误差进行了仿真分析，结果表明算法产生的误差角均为小角度，并可以进行后续精确对准。验证了上述方法可以满足精确空投系统的载体空中动基座初始对准的需求。

高机动机载平台卫星通信信道模型设计研究73-79

摘要：卫星通信是高机动机载平台重要通信手段，高机动飞行过程会引起较大多普勒频移，为建立合适的高机动通信信道模型以实现接收机频率补偿，需对通信多普勒频移进行估计。高机动状态下，系统非线性强，频率估计不精确，为解决上述问题，提出利用无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter，UKF）算法进行多普勒频移估计。依据高机动飞行器飞行特点，建立不同运动状态下的频率估计模型，并对各模型进行仿真分析。结果表明UKF算法对高机动机载平台频率估计误差小，能建立合适的通信信道模型。

平流层飞艇上升段轨迹优化80-84

摘要：在平流层飞艇在可控净浮力情况下的上升段轨迹优化问题的研究中，为了用最小能量和最短时间到达平流层，引入净浮力系数描述飞艇的可控制净浮力，完善了平流层飞艇的轨迹优化模型，并对参数处理后给出了归一化系统方程；其次采用直接配点法将轨迹优化问题转换为非线性规划问题，针对优化问题给出初值选取策略以便于快速得到可行解，然后基于最小时间情景对净浮力为零和净浮力可控两种情况进行求解和对比分析；最终仿真结果表明净浮力可控场景相比净浮力为零在时间上缩短了21．7％，能量消耗减少了19．7％，可以在节省能量消耗的情况下，实现平流层飞艇的快速升空。

无人机飞行紧急避撞目标区检测仿真研究85-89

摘要：研究三维空间中无人机飞行紧急避撞目标区检测问题，可提高无人机飞行安全水平。当前的飞行避撞目标区静态检测方法对空域利用不足，而动态检测方法只是在水平面内进行理论推导验证而致使实用性较低。针对上述问题，提出了基于无人机三维空间机动轨迹的紧急避撞目标区检测方法，根据无人机自身的机动能力，采用航空器质点动力学与运动学方程，解算出三维空间中无人机机动轨迹。结合入侵机飞行信息构建两机距离函数，并检测出避撞成功时入侵机距无人机的最近位置，建立避撞目标区包络。仿真计算结果表明了改进方法的有效性，提高了空域利用率，同时具有较高实用性。