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航空工业虚拟现实机仿真技术发展过程探讨

文章来源:搜维尔[SouVR.com] 作者:Frank 发布时间:2011年07月07日 点击数: 字号:
计算机辅助设计在产品的技术状态管理方面有效的提高了效率。

    生产制造阶段,在生产人员的技术培训过程;生产过程的管理;装配、部件检验过程;虚拟标准样件;软件部件生产过程能够利用计算机仿真技术提供高的生产效率,改进生产工艺。生产进度的管理、生产过程的显示、操作的界面。装配、部件检验过程;如产生检验需要的信号、检验环境、显示装配进度。虚拟标准样件;对某些不易打开、解剖的样件进行虚拟。

    为了使用户了解装备,采用虚拟技术介绍和展示装备是极其重要的,特别是广告。用户还可以利用仿真技术体验装备使用过程及其使用效果,特别是一些不宜实际操作演示的过程。

    3.3 仿真与建模理论

    相似理论是目前仿真与建模的基础理论。该理论包括以下基本内容:相似关系的描述与运算法则;相似方式;相似方法;相似程度。建立模型目的是对系统的运动过程进行仿真,仿真的目的是通过了解系统的运动规律,加深对系统内部矛盾的特殊性以及各类系统矛盾普遍性的认识。对建模和仿真的过程从哲学、矛盾推动过程发展的的高度指导建模理论研究是必要的。

    在10年前,计算机技术还不成熟。虽然在工作中都要建立各系统的工作过程模型,但是这些面向系统的框图的时域或频于域计算模型、可靠性、维修性、测试性和保障性模型。这些模型过去都是面向过程以及结果的模型,或者说是面向事件的模型。模型的建立和计算是同时进行的。可以采用手工计算和处理。这些模型从计算机仿真方面表达了人们对装备的属性、事件以及方法的认识深度。这些认识是肤浅的有限的。

    随着航空产品的日益复杂,目前大都采用面向对象的模型,即包括属性、事件和方法为基本内容的计算机仿真模型。模型的建立与仿真计算已经作为两个过程明确的分开。这些模型必须采用计算机进行仿真和计算。复杂模型的成本提高了,可重复使用的部分增加了。面向对象的仿真模型一般是经过软件工程生产出来的容易理解和使用的标准化、模块化产品。例如概念模型。而不是现用现设计。模型应当在产品的全寿命周期进行使用而不是象现在那样由各过程的参与者自行设计使用。

    由于航空产品是人造的设备,所以在进行建模与仿真时,一般设备的模型虽然不属于复杂系统。但是航空产品是由大量的系统构成的,所以系统清华大学、哈尔滨工业大学等一批院校针对复杂产品开发过程仿真的研究正在开展,目的是增强企业的竞争力。

    航空器的空气动力模型的建立是复杂的技术,已经有许多年的历史。现在也有一些面向气动外型的气动参数计算软件,为模型生成提供支持。可以为航空提供有力支撑的仿真模型还是遥远。航空发动机的建模与仿真也是如此。

    在国内几个重点院校的带动下。国内所有的与航空有关的学校的所有专业都进行了仿真模型的建立过程和方法的教学工作,每年有大量学生接受有关研究和培训。包括学士、硕士、博士学生每年有大量的研究报告和模型产生。为了保证装备的使用中对仿真训练人才的需求,军队的院校已经有多所已经开设仿真专业。所有这些都对仿真建模的理论体系的建设起到了推动作用。

    3.4 仿真支撑环境

    从系统仿真学会的论文看,由于计算机软件技术和硬件技术的飞速发展。一般计PC算机硬件都可以支撑工程仿真工作。通过网络互联的分布式仿真技术已经是常用的技术,采用高层体系结构(HLA)也很流行。在民间,在无比强大的网民的巨额资本支撑下的互联仿真游戏技术,用下里巴人式的技术已经向传统的阳春白雪提出有力的挑战。分布式仿真已逐步经渗透到航空产品寿命周期中的每个环节。

    几乎所有语言都可以支撑仿真。从VB、C++、等常用的语言,到采用SIMLINK仿真集成环境和MATLAB语言软件建立一般简单系统模型的方法。这些都是比较通用的方法,其使用的概率高。北航CAXA系列设计软件也逐步开始支撑工程仿真。

    由于建模工作过程是一个将系统分解和功能模块划分的过程,所以软件工程中建议的以系统结构图方式成为大家最常用的方法。被许多建模支撑软件采用。目前的仿真支撑环境属于指导管理功能的就象现代化的(模型)厂。而象大海的水一样能够承受各种鱼(模型)的服务型的支撑环境将是未来的方向。

    4 国内外差距分析

    国内外的仿真技术发展比较,主要有以下几点:

    a国外以强大的实验数据为支撑的模型;模型的建立是需要对客观事物深入的了解作为基础的。多年积累的各类实验数据为模型的建立提供了决定意义的支撑。因而模型作为知识产权的一部分,比重越来越大。国内由于缺乏实验数据,有时采用计算数据顶替,模型的建立和验证工作效率比较低。造成模型使用的效果差效率低。

    B国外开发各类以系统工程为支撑的软件工具。模型的建立需要提高效率,最近几年面向方块图的模型建立软件以及面向传递函数的模型建立软件。可以快速的建立一般系统的模型并进行仿真。国内基本没有能力开发此类软件。大多数人只会使用部分软件。

    c 国外通过技术创新建立大量的模型作为产品,逐步成为虚拟产业,获得巨大的经济利益。国内目前总是处于跟踪状态,没有将“制造”模型作为新兴的高技术产业来支持。

    5 未来发展建议

    5.1 仿真的标准化和管理工作

    仿真模型的相似特性

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