液壓技術(shù)論文

1、液壓技術(shù)論文液壓與氣動(dòng)仿真1概述從一般意義上講，系統(tǒng)仿真可以理解為對(duì)一個(gè)已經(jīng)存在或尚不存在但正在開發(fā)的系統(tǒng)進(jìn) 行系統(tǒng)特性研究的綜合科學(xué)。對(duì)于實(shí)際系統(tǒng)不存在或已經(jīng)存在但無法在現(xiàn)有系統(tǒng)上直接進(jìn)行 研究的情況，只能設(shè)法構(gòu)造既能反映系統(tǒng)特征又能符合系統(tǒng)研究要求的系統(tǒng)模型，并在該系 統(tǒng)模型上進(jìn)行所關(guān)心的問題研究，揭示已有系統(tǒng)和未來系統(tǒng)的內(nèi)在特性、運(yùn)行規(guī)律、分系統(tǒng) 之間的關(guān)系并預(yù)測(cè)未來。系統(tǒng)仿真是以建模理論、計(jì)算方法、評(píng)估理論為基本理論，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 圖形圖像技術(shù)、多媒體技術(shù)、軟件工程、信息處理、自動(dòng)控制及系統(tǒng)工程等相關(guān)技術(shù)為支撐 的綜合性交*科學(xué)。仿真技術(shù)的應(yīng)用一般是以仿真系統(tǒng)的形式來體現(xiàn)的

2、。2仿真技術(shù)的發(fā)展仿真技術(shù)經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，從研究簡(jiǎn)單系統(tǒng)到現(xiàn)在已經(jīng)成為人們研究復(fù)雜系統(tǒng)的 有力工具，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段1)發(fā)展階段二次大戰(zhàn)末期，火炮控制與飛行控制動(dòng)力學(xué)系 統(tǒng)的研究促進(jìn)了仿真技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)40年代研制成功第一臺(tái)通用電子模擬計(jì)算機(jī)。50 年代末期到60年代，導(dǎo)彈和宇宙飛船的姿態(tài)及軌道動(dòng)力學(xué)的研究、仿真技術(shù)在阿波羅登月 計(jì)劃及核電站的廣泛應(yīng)用、以及50年代末第一臺(tái)混合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于洲際導(dǎo)彈的仿真，促 進(jìn)了仿真技術(shù)的發(fā)展。這是仿真技術(shù)的發(fā)展階段。成熟階段在軍事需求推動(dòng)下，70年代中期，仿真技術(shù)不但在軍事領(lǐng)域迅速發(fā)展，而且 擴(kuò)展到許多領(lǐng)域。在這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了用于培訓(xùn)民航客機(jī)駕

3、駛員和軍用飛機(jī)飛行員的飛行訓(xùn)練 模擬器和培訓(xùn)復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)操作人員的仿真系統(tǒng)等產(chǎn)品。相繼出現(xiàn)了一些從事仿真設(shè)備和仿 真系統(tǒng)生產(chǎn)的專業(yè)化公司。例如美國(guó)的GSE公司、E&S公司、ABB公司、Dynetics公司等， 使仿真技術(shù)達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化階段。這標(biāo)志著仿真技術(shù)進(jìn)入了成熟階段。70年代末，國(guó)際政治軍事格局的改變，為仿真技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了新的機(jī)遇。一方面，隨 著世界范圍內(nèi)冷戰(zhàn)狀態(tài)的緩和，各國(guó)政府紛紛把投資重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了本國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，并開始大 規(guī)模地削減常規(guī)軍隊(duì)，大規(guī)模的軍事演習(xí)不僅受到政治環(huán)境的約束，同時(shí)也受到經(jīng)濟(jì)狀況的 制約，與之相矛盾的是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)越來越強(qiáng)調(diào)部隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)能力的培訓(xùn)以及戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用； 另一

4、方面，現(xiàn)代武器系統(tǒng)裝備越來越復(fù)雜，武器系統(tǒng)研制的費(fèi)用越來越高，研制周期越來越 長(zhǎng)，培訓(xùn)使用操作人員的時(shí)間也越來越長(zhǎng)，必須找到研制開發(fā)新武器系統(tǒng)的更加有效的途徑 和方法，形成一個(gè)新武器的決策者、開發(fā)者與使用者協(xié)調(diào)配合、共同參與的武器研制體系， 縮短武器系統(tǒng)研制開發(fā)的周期和成本，這成為各國(guó)軍方都在探索的問題。仿真技術(shù)為解決這 些問題提供了一條有效的技術(shù)途徑。同樣，隨著技術(shù)進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備越來越復(fù)雜，操作水平要求越來越高，面臨著與武 器系統(tǒng)裝備同樣的問題。這種技術(shù)需求推動(dòng)了仿真技術(shù)快速發(fā)展。高級(jí)階段20世紀(jì)80年代初以美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)和美國(guó)陸軍共同制定 和執(zhí)行的SIMNET(S

5、imMlators Network)研究計(jì)劃和美國(guó)三軍建立先進(jìn)的半實(shí)物仿真試驗(yàn)室 為標(biāo)志，標(biāo)志著仿真技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的高級(jí)階段。SIMNET計(jì)劃是分布交互仿真的初型和開始。到90年代，各個(gè)部門相繼建設(shè)分布交互仿 真系統(tǒng)、并行分布交互仿真系統(tǒng)、聚合級(jí)仿真系統(tǒng)。這些仿真系統(tǒng)絕大多數(shù)是針對(duì)某領(lǐng)域的 具體需求而建立的，它們之間不能互操作，其應(yīng)用和各組件也不能在新的仿真應(yīng)用和開發(fā)中 得到重用。隨著國(guó)防工業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展，被仿真的系統(tǒng)日益復(fù)雜，規(guī)模越來越大，若各 應(yīng)用部門根據(jù)各自的需要完全從頭開始開發(fā)大型仿真系統(tǒng)，工作效率低，財(cái)力人力浪費(fèi)大， 且模型和仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性、可信度難以保證。為了更好的實(shí)現(xiàn)信

6、息、資源共享，促進(jìn)仿真 系統(tǒng)的互操作和重用，到90年代，以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家在分布交互仿真、先進(jìn)的并行 分布交互仿真以及聚合級(jí)仿真的基礎(chǔ)上，仿真技術(shù)開始向仿真的高層體系結(jié)構(gòu)(HLA)發(fā)展。 HLA是促進(jìn)所有類型仿真之間互操作、仿真模型組件重用的高級(jí)協(xié)議。3仿真技術(shù)應(yīng)用隨著仿真技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)應(yīng)用目的趨于多樣化、全面化。最初仿真技術(shù)是作為對(duì) 實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的輔助工具而應(yīng)用的，而后又用于訓(xùn)練目的，現(xiàn)在仿真系統(tǒng)的應(yīng)用包括： 系統(tǒng)概念研究、系統(tǒng)的可行性研究、系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)測(cè)試與評(píng)估、系統(tǒng) 操作人員的培訓(xùn)、系統(tǒng)預(yù)測(cè)、系統(tǒng)的使用與維護(hù)等各個(gè)方面。它的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展到軍用 以及與

7、國(guó)民經(jīng)濟(jì)相關(guān)的各個(gè)重要領(lǐng)域。4國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及展望4. 1國(guó)外現(xiàn)狀以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。10多年來美國(guó)國(guó)防部一直將 仿真和建模技術(shù)列為國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)。1997年度的“美國(guó)國(guó)防技術(shù)領(lǐng)域計(jì)劃”，將建模與仿真 列為提高軍事能力的四大支柱(戰(zhàn)備、現(xiàn)代化、部隊(duì)結(jié)構(gòu)、支持能力)的重要技術(shù)。美國(guó)三軍先后建成了：為滿足紅外成像制導(dǎo)武器仿真需要的紅外制導(dǎo)半實(shí)物仿真系統(tǒng)。 為滿足雷達(dá)尋的制導(dǎo)的毫米波半實(shí)物仿真系統(tǒng)MSS-2，它是當(dāng)今世界上規(guī)模最大、技術(shù)最 先進(jìn)的射頻仿真系統(tǒng)?？梢詽M足地空導(dǎo)彈毫米波精確制導(dǎo)仿真的需要。目前，用于愛國(guó)者 PAC2和PAC3型導(dǎo)引頭半實(shí)物仿真。復(fù)合制導(dǎo)是精確打擊

8、武器裝備的標(biāo)志性發(fā)展，支持復(fù)合制導(dǎo)武器的仿真技術(shù)，成為當(dāng)今 最具挑戰(zhàn)性的仿真技術(shù)。美國(guó)于1995年研制成功共孔徑的毫米波和紅外雙模制導(dǎo)半實(shí)物仿 真系統(tǒng)。1983年，美國(guó)國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)和美國(guó)陸軍共同制定了 SIMNET研究 計(jì)劃，此計(jì)劃是將分散在多個(gè)地點(diǎn)的地面車輒如坦克、裝甲車等)仿真器用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié) 起來，進(jìn)行各種復(fù)雜任務(wù)的策劃和訓(xùn)練，以演示、驗(yàn)證實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)的人在回路中的作戰(zhàn)仿真和 作戰(zhàn)演習(xí)的可行性，最終達(dá)到降低訓(xùn)練成本、實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)想定、提高訓(xùn)練安全性及減小對(duì)環(huán)境 的不良影響的目的。1989年，SIMNET最終移交給美國(guó)陸軍時(shí)，已經(jīng)聯(lián)結(jié)了 9個(gè)操作性仿 真結(jié)點(diǎn)(5個(gè)分布在

9、美國(guó)、4個(gè)在歐洲)和2個(gè)開發(fā)仿真結(jié)點(diǎn)，大約250臺(tái)套地面車輛模擬器 和飛機(jī)飛行模擬器。SIMNET作為一套訓(xùn)練系統(tǒng)，目前仍在發(fā)揮作用。SIMNET計(jì)劃的完 成，標(biāo)志著仿真技術(shù)進(jìn)入了分布交互仿真階段，為分布交互仿真的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。此后， 在 90 年代，美國(guó)在 HLA 基礎(chǔ)上相繼建立了 JADS(Joint Advanced Distributed Simulation) JWARS (Joint Warfare System)、HLA 的應(yīng)用系統(tǒng)、JSIMS(Joint Simulation System)和 ALSP 應(yīng)用系統(tǒng)等。歐洲對(duì)于仿真技術(shù)的研究也十分重視。北大西洋公約組織(NATO

10、)對(duì)應(yīng)于美國(guó)分布交互仿 真工作組成立了相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行跟蹤研究，并制定了建模與仿真的計(jì)劃。美國(guó)等西方國(guó)家除軍事用途外的其他行業(yè)中的仿真技術(shù)及應(yīng)用都居于世界領(lǐng)先水平，如 飛機(jī)模擬器、車輛運(yùn)輸仿真、電力系統(tǒng)、石化工業(yè)仿真系統(tǒng)等。4. 2國(guó)內(nèi)狀況通過幾個(gè)五年計(jì)劃的努力，我國(guó)仿真技術(shù)得到了快速發(fā)展，并取得了突破性成果。在國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域，建成了不同類型的半實(shí)物仿真系統(tǒng)。半實(shí)物仿真系統(tǒng)的應(yīng)用在國(guó)防工 業(yè)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、使用、維護(hù)過程中發(fā)揮了巨大作用。在軍事領(lǐng)域建立了指揮、作戰(zhàn)、訓(xùn)練的仿真系統(tǒng)及半實(shí)物仿真試驗(yàn)室。仿真技術(shù)的應(yīng)用 為我軍部隊(duì)指揮、作戰(zhàn)、訓(xùn)練提供了有效的工具，為我軍現(xiàn)代化建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。在先

11、進(jìn)分布交互仿真技術(shù)方面，我國(guó)初步建成了分布交互綜合仿真系統(tǒng)14J。該系統(tǒng)是一 個(gè)含有靈境技術(shù)的、開放的、支持分布交互仿真的支撐環(huán)境，支持復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和評(píng) 估，并開始應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)的研制和開發(fā)工作。在民用工業(yè)中，我國(guó)已自行研制生產(chǎn)電力工業(yè)的大型電站(200MW, 300MW, 600MW) 仿真系統(tǒng)、交通運(yùn)輸仿真系統(tǒng)、石油化工過程仿真系統(tǒng)等U51。我國(guó)仿真技術(shù)經(jīng)過“七五”、“八五”、“九五”期間的努力，已有長(zhǎng)足發(fā)展。在某些方面達(dá)到 了國(guó)際先進(jìn)水平。但總的技術(shù)水平，特別是應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國(guó)家比較還有差距，需要進(jìn)一步 努力，加速發(fā)展仿真技術(shù)以縮小差距。系統(tǒng)仿真技術(shù)的優(yōu)良特性和巨大效益，可能將成為

12、今后人們特別重視和大力發(fā)展的綜合 技術(shù)。仿真系統(tǒng)將應(yīng)用于人類生產(chǎn)實(shí)踐的全過程，這樣可以避免決策失誤，可以預(yù)測(cè)可能發(fā) 生的問題，達(dá)到避免故障、安全控制的目的。4. 3展望建模理論和方法，仍然是推動(dòng)仿真技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。它是系統(tǒng)仿真可持續(xù) 發(fā)展的基礎(chǔ)。美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在仿真領(lǐng)域一直是將建模理論和方法的研究工作列為重中之 重。另外，無論是武器系統(tǒng)還是工業(yè)系統(tǒng)，都向大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展，相應(yīng)的必須開展 支持復(fù)雜大系統(tǒng)建模的理論和方法研究。仿真系統(tǒng)將是支持研究各類復(fù)雜大系統(tǒng)全生命周期的必要手段。大型復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)，都 需要預(yù)估其安全性，從安全性出發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)施。仿真系統(tǒng)是預(yù)估其安全性的有效工具，因此

13、仿 真系統(tǒng)自身的可信度就變得非常重要。從理論上建立仿真系統(tǒng)的評(píng)估體系及相應(yīng)的方法、工 具是推動(dòng)仿真技術(shù)應(yīng)用的重要研究方向。先進(jìn)的分布式仿真技術(shù)的發(fā)展，在21世紀(jì)，可能將分布在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的人員和資源集 成為一個(gè)大型仿真環(huán)境。它將打破各個(gè)領(lǐng)域的界限，使人們?cè)诜抡姝h(huán)境里對(duì)擬定的設(shè)想和任 務(wù)進(jìn)行研究、分析?，F(xiàn)代建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展， 為建立這種跨行業(yè)具有虛擬環(huán)境的仿真系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。這種仿真系統(tǒng)的建 成，將會(huì)幫助人們解決難度更大的問題，將對(duì)經(jīng)濟(jì)或社會(huì)帶來更大影響。應(yīng)該努力去實(shí)現(xiàn)這 個(gè)目標(biāo)。支持這個(gè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是分布式協(xié)同技術(shù)。它可以幫助處于不同地理位置的人們共享 和交換數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)和行為狀態(tài)，完成特定的任務(wù)，并為實(shí)現(xiàn)交*學(xué)科信息共享以及決 策支持服務(wù)。虛擬世界所需要的轉(zhuǎn)換技術(shù)也是建立跨行業(yè)具有虛擬環(huán)境仿真系統(tǒng)的有挑戰(zhàn)性 的研究發(fā)展方向。仿真技術(shù)是極具挑戰(zhàn)性的新興技術(shù)之一，它將廣泛的應(yīng)用在軍事、工業(yè)、生物、醫(yī)療、 人類行為、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)林、牧業(yè)、城市規(guī)劃、空間探測(cè)等領(lǐng)域。在21世紀(jì)，它的發(fā)展將 對(duì)