Report on the 1993 IFAC World Congress standards and guidelines session

This brief note reviews five papers which were presented at the 1993 IFAC World Congress, on the theme 'standards and guidelines for computer-aided control engineering (CACE)'. This session was organized as part of the CACE Software Standardization Initiative, a combined effort of the IFAC and IEEE Control System Society committees on standards. The motivation of this report is to note the substantial progress that was made in this initiative, and to provide the basis for further discussion and work. The papers under review were concerned with integrated design environments, the use of the EXPRESS language for defining standard data structures, database management, user interfaces, and the modeling and simulation of hybrid systems.

Bulk forming of sheet metal

Ever increasing demands on functional integration of high strength light weight products leads to the development of a new class of manufacturing processes. The application of bulk forming processes to sheet or plate semi-finished products, sometimes in combination with conventional sheet forming processes creates new products with the requested properties. The paper defines this new class of sheet-bulk metal forming processes, gives an overview of the existing processes belonging to this class, highlights the tooling aspects as well as the resulting product properties and presents a short summary of the relevant work that has been done towards modeling and simulation. © 2012 CIRP.

Design and path planning for a remote-brained service robot

This article introduced an effective design method of robot called remote-brain, which is made the brain and body separated. It leaves the brain in the mother environment, by which we mean the environment in which the brain's software is developed, and talks with its body by wireless links. It also presents a real robot TUT06-B based on this method which has human-machine interaction, vision systems, manipulator etc. Then it discussed the path planning method for the robot based on ant colony algorithm in details, especially the Ant-cycle model. And it also analyzed the parameter of the algorithm which can affect the convergence. Finally, it gives the program flow chat of this algorithm.

森林蒸散模型与模拟研究-以长白山阔叶红松林为例

森林蒸散不但是森林水量平衡的重要分量，也是森林热量平衡的重要分量。准确模拟森林蒸散量是森林水文学、森林气象学学科发展的需求，同时也为森林流域水资源、森林生态系统管理及其开发利用提供科学依据。本文以长白山阔叶红松为对象，利用长白山阔叶红松林气象观测塔安装的常规气象梯度观钡（系统、开路涡动相关系统的观测数据，依据空气动力学基本理论与能量平衡方程建立了森林蒸散机理模型（模型a与模型b），并确定了参数：零平面位移高度d以及温度和风速廓线稳定度订正函数φm和φh。同时，对比分析了模型模拟森林蒸散量的精度，结果表明：本文模型a模拟蒸散量的精度为84.06％：模型b的模拟精度为79.47％；空气动力学方法中的Pruitt法、Businger法、Dyer法的模拟精度分别是59.85％、53.81％、52.07％；波文比法模拟精度仅为41.15％。最后，利用MAOS-I型小气候自动观测系统的观测数据以及土壤含水量监测结果，分别应用模型。和水量平衡法对长白山阔叶红松林生长季节（2001年7-9月）的蒸散量进行了模拟与计算。结果表明，模型。得到的森林蒸散总量为268.91mm，水量平衡法获得的结果为288.18mm。两者相差：19.29mm，相对误差为6.7％。

重离子同步加速器SIS中的束团纵向稳定性理论、测量和模拟

本论文中的工作是在德国重离子研究中心（GSI）和中国科学院近代物理研究所的联合培养计划下完成的。论文以GS工的重离子同步加速器SIS为主要研究对象，就其强流运行及为GSI最近批准的新项目而升级的纵向动力学方面进行了研究和探讨。该项工作对于在建的大科学工程兰州重离子储存环HIRFL-CSR有借鉴意义。在GSI的新项目国际重离子、反质子加速器科学研究装置的蓝图中，现有的重离子同步加速器S工S将作为前级提升束流的强度和能量。束团的纵向稳定性是保证可靠的强流运行所必须回答的问题，包括以下内容，在本文中分别进行了探索和解答：纵向的重离子加速器环境阻抗模型；在可能的阻抗条件下束流线性稳定性；在阻尼及不稳定性效应下束流相空间分布的演化行为和结果（发射度增长、粒子丢失等）及其内在机制；对不稳定性和束流相空间稀释效应进行控制的可能性。不同流强下束流纵向相空间测量，这是本论文工作的一个重要基础。自洽的Vlasov束团模型（任意外场加空间电荷效应下的束流匹配）和实际运行中的非理想捕获过程（有限的高频电压上升时间，对应不同的绝热系数），作为任何束团运行和稳定性研究的前提分别在论文中得到了厘清。解析方面的工作包括定态和微扰理论，即将线性Vlasov方程应用于束团，并在适当的近似下得到简洁的解析方程。经过重新推导，得到了修正的Sachrer积分方程，使之在强空间电荷效应下的仍然适用，由此得到了线性稳定图。编写调试成功了PIC（particle-in-cell）算法的模拟程序，和线性理论相互校验，并与己得到的实验结果进行了对比，对实际运行中复杂过程进行了模拟，并研究了不稳定性发展后期非线性阶段。线性理论，模拟和实验结果有很好的一致性。在SIS实验中观察到一种流强相关的束团相干模式演化现象，该现象揭示出束团中朗道阻尼条件，这与束团稳定性密切相关。对空间电荷抑制朗道阻尼效应及发射度增长进行了细致研究。提出用快反馈装置控制相空间稀释的思路。线性理论和模拟的结果都预言，在阻性阻抗和空间电荷阻抗存在下，藕合束不稳定性是515多束团强流运行的潜在威胁。阻性阻抗来自管壁及加速器部件的有效导电性或特殊共振结构，或直接来自频率偏置的高频腔。阻抗补偿或特殊的束团操作可以用来控制桃合束不稳定性。

卫星表面光学反射特性建模与仿真研究

在研究空间相机成像效果探测问题时,针对提高探测相机成像真实效果的需要,研究了卫星表面光学反射特性的建模与仿真方法。利用双向反射分布函数(BRDF)仿真卫星表面的光学反射特性,将卫星表面物理特性与其光学反射特性有机地结合起来。在VC.Net环境下开发卫星表面光学反射特性仿真软件,并将软件集成到空间探测相机成像效果仿真平台上。利用平台进行成像仿真实验,生成真实感仿真图片。仿真结果表明,BRDF能够精确仿真卫星表面的光学反射特性,使成像效果仿真更加准确和逼真。

可扩展的卫星网络建模与仿真研究

卫星网络仿真是对卫星网络进行优化设计、性能分析、效能评估的有效途径。本文针对卫星网络的建模与仿真开展了如下工作： 围绕卫星网络的建模问题，本文在分析卫星网络组成结构和运行特点的基础上，建立了卫星的轨道运行、平台状态、有效载荷模型；针对不同组网模式建立了结构模型；综合考虑卫星的状态参数和空间环境对链路的影响建立了链路模型；基于物理信道、网络层、传输层三个层次建立了通信模型，并讨论了各仿真模型的组成、适应性和可扩展性。 在建模基础上，设计了基于HLA的卫星组网仿真系统总体架构，给出了仿真联邦对象模型的详细设计与具体实现方式，设计了仿真运行流程和系统接口，并进行了仿真实验，验证了仿真模型的正确性和有效性，并进一步分析了HLA在进行面向服务扩展时的适用性，给出了利用XMSF体系结构对其进行扩展的必要性和研究思路。 通过对可扩展的建模与仿真框架（XMSF）特别是面向服务的体系结构（SOA）和仿真服务总线（SSB）的讨论，针对研究卫星网络上层应用的需要，设计了基于XMSF/HLA双层体系结构的原型系统，重点研究了基于web的C/S交互通讯模式和仿真服务总线运行模式。该系统结构支持对HLA的“web化”扩展，并可跨平台、跨语言共享，易于理解和实现。

三柔索吊床机构设计与运动学分析

研制了一种有重力约束的三索控制的柔索吊床机构来模拟船体海面上的运动。为了解三柔索吊床机构的运动特性 ,对其进行了运动学建模与仿真。仿真结果表明 ,台面倾角在 0°～ 30 0°变化时 ,台面不碰撞立柱 ,且柔索伸缩长度与台面倾斜角度接近于线性变化。本文所做的工作对吊床平台避免撞击立柱、缩小吊床立柱布置空间、提高空间利用率 ,以及为吊床的运动控制提供了理论依据

空间对接机构差动式缓冲系统动力学建模与仿真

对接技术是空间交会对接的关键技术，是建立大型空间站，进行复杂空间作业的前‘提，是我国载人航天工程实施需要迫切解决的问题。对接机构缓冲系统是对接机构的核心部分，决定着对接过程的动力学特性，对实现两航大器安全可靠的对接起着至关重要的作用。对接机构缓冲系统结构和工作原理复杂，是一个多自由度、多变量、高度非线性、多参数祸合的动力学系统，对其进行研究是对接机构研制的核心工作，具有重要的理论和实践意义。本文针对我国载人航天工程正在研制的周边式对接机构差动式缓冲系统进行了以’一厂研究：建立了对接机构缓冲系统的运动学模型，利用Lagrange方程建．立了差动式缓冲系统动力学模型，该模型综合体现了缓冲系统参数对缓冲特性的影响。同时，为缓冲系统实时动力学仿真模型的建立奠定了理论基础。首次建立了对接机构缓冲系统全真可视化实时动力学仿真模型，将约束的真实传动特性反映到仿真模型中，解决了多体动力学建模时山一于对杆自差织，合中两根丝杠佩的适动特性进行近似相等假设所造成的缓冲系统动态特J性失真问题，实现了非线性强棍合系统的实时动态仿真。 利用快速极坐标搜索法，进行了对接环工作空间的确定，基于模态测试方法提出了缓冲系统等效特性的虚拟试验方案，得到了系统的动静态力学性能参数，实现了对对接机构缓冲系统设计的验证。总结出对接机构的最大行程和缓冲阻尼特性的变化规律，建立了机构最大工作行程与机构传动链参数和缓冲元件结构参数的关系模型、系统等效缓冲阻尼特性与缓冲元件性能参数的关系模型，对缓冲系统的深入研究有很大的理论价值，对对接机构缓冲系统的工程设计具有重要的指导意义。建立了缓冲系统的缓冲力与对接环相应姿态的高阶关系模型，有效地提高了对接过程动力学仿真的精度。对接机构缓冲系统的动力学建模与仿真，对空间对接技术的研究，载．人航天一L程的顺利实施具有重要意义。对对接机构的研制具有很人的指导意义，为对接过程动力学研究和对接机构的深入设计奠定了坚实的基础。本文的研究结果，己在上海航天局八0五所对接机构的研制中得到了应用。

集成化企业建模方法与工具系统研究

研究了企业建模方法的发展趋势 ,提出了一个集成化的企业建模方法 ,给出了建模框架体系和建模方法 ,并设计了一个基于CORBA软件总线的集成化企业建模与仿真优化系统。所提出的建模方法与设计的软件工具 ,对于促进集成化企业建模方法学的研究 ,开发具有我国自主版权的建模与优化工具系统 ,具有实际应用价值。

城市交通系统的建模与仿真

本文首先通过分析建模中常用的离散事件仿真算法,根据大系统理论的递阶思想,提出了一个适合大系统仿真的新算法——递阶仿真算法.然后,建立了一个较通用的交通系统仿真模型(UTSS 模型).经过模型有效性验证,证明该模型是可行的,具有实用价值.

轮式移动机器人沙地行驶控制建模与仿真研究

结合车轮沙土相互作用的力学分析,研究解决轮式移动机器人沙地行驶车轮过度滑转下陷问题。考虑纵列式重复通过车轮沙土力学参数的修正,建立六轮式沙地移动机器人的动力学模型,以车轮滑转率为状态变量,设计了移动机器人沙地行驶的滑模驱动控制器跟踪车轮期望滑转率。MATLAB/Simulink仿真结果表明,采用该控制器可以较快地跟踪期望滑转率,有效地限制机器人车轮的滑转,避免车轮的过度下陷。

基于多Agent制造过程的建模方法

分析了制造系统与制造过程之间的关系;论证了从过程的角度对制造进行建模更恰当;结合Agent和π演算的特点,给出Agent制造系统描述模型及基于π演算的单个Agent的BDI模型,并指出Agent和π演算结合的制造过程模型有利于进行优化目标在不同制造过程层次的分解,不论从方法的角度还是实现的角度,都适合复杂系统建模。Agent和π演算相结合可以有效分析并解决离散事件的建模与仿真中的问题。

卷烟厂制丝线生产过程建模与计划仿真技术研究

本课题结合国家863高技术计划“面向流程与混合行业的可配置MES产品及行业解决方案”项目2007AA040702和“吉林省延吉卷烟厂制丝生产线生产管理系统”项目选题进行研究与软件开发。是项目研究的主要内容之一，本人主要负责仿真模型建立模块中各项功能的设计与开发。 烟草行业作为一个特殊的行业，它面临着来自市场和国家计划的双重压力，面对这些压力，为了更好的应对市场，烟草企业采用制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)来对卷烟的整个生产过程进行管理。用于完成制丝的制丝生产线是烟草企业最重要的环节，它的工作性能直接决定了卷烟的质量及生产效益。其中，计划的合理性程度以及具体的执行情况是影响其工作性能的关键因素。当前制丝线MES系统的计划调度模块是通过基于规则的调度策略来获得调度方案以对制丝线的生产进行管理，这些规则是根据实际的经验从生产现场抽取得到，在一定程度上保证了计划调度的合理性，但不能保证获得符合实际情况的最优的调度方案，并且在此过程中没有考虑异常事件发生时的应对措施，由于这种调度策略的局限性以及生产线中异常事件发生的随机性，当前制丝线MES系统的计划调度模块已无法很好的管理制丝线的生产。 为解决上述问题，本文在对卷烟厂制丝线生产过程进行建模的基础上，提出并开发了制丝线的计划仿真系统。通过仿真模拟整个制丝生产过程，不仅能确定计划制定的合理性程度，还能预测异常事件发生时对整个计划执行的影响程度，进而采取相应的措施来保证生产的效率。本文的主要研究工作如下： 1、概述了当前主要的生产过程建模方法和离散事件仿真方法，对每种方法的特点进行了概括和总结，在此基础上提出了本文所采用的建模和仿真方法。其中的仿真方法较已有方法在程序实现上做了改进。 2、在对现有的烟草企业制丝线生产过程进行分析的基础上，采用面向对象的建模方法对其进行建模，为生产计划仿真提供基础。 3、设计了生产计划仿真系统的整体框架，对各功能模块设计、系统设计及其实现技术作了细致的阐述。 4、开发实现了该计划仿真系统并针对延吉卷烟厂新厂区制丝线进行计划仿真，分析表明，仿真效果良好。