王奇霞[1]2002年在《通用实时数据采集系统仿真研究》文中研究指明本文以“实时数据采集系统”为核心展开,重点研究了怎样采用主机与目标机结构,在实时环境Rtlinux下利用MATLAB RTW实现实时数据采集系统系统。 RTW是自动生成程序的软件,利用它可以自动生成实时程序,但是它是针对大型专用系统UNIX等设计的。为了实现在小型通用环境下的实时数据采集的分析研究,本文实现了RTW在RtLinux下的应用。 Rtlinux是以Linux操作系统为基础的硬实时操作系统,它的内核设计小而精巧,可以在小型PC上直接应用。 在Rtlinux中利用RTW实现实时数据采集,主要需解决叁个问题。第一是对RTW软件进行改造,使它可以自动生成在Rtlinux下使用的实时程序;第二是在RTW运行的主机上和实时程序运行的目标机上实现通信,其目标是实现在主机上利用Simulink的外部模式对目标机上的实时程序进行实时监视和控制。第叁是驱动程序的开发。在此系统中应用的驱动程序需要采用S函数和TLC来开发。 系统完成后,采用验证性实验进行系统正确性验证和性能分析。
佚名[2]2003年在《计算技术与计算机及网络设备》文中提出0325957MPEG-7描述多媒体内容的方法[刊]/汤义//微处理机.-2003(3).-20-230325958MHP 及其实现[刊]/凌亢//中国有线电视.-2003,29(14).-26-30描述了多媒体家庭平台(MHP)的由来、基本概念和框架结构,介绍和比较了由 OpenTV,NDS 和Philips 3家公司提出的实现多媒体家庭平台的3种方案,并展望了多媒体家庭平台的未来。
高威[3]2006年在《基于突发事件的建筑设备实时虚拟系统研究》文中研究表明随着社会经济系统的快速发展,系统复杂性也相伴而生,其表现之一就是危机事件频频发生。现实社会中的自然灾害、工程事故、恐怖活动等突发性的事件不仅对个人、群体和组织的正常活动构成了巨大的威胁,也严重影响了整个社会经济系统的协调发展。因而应用先进计算机技术手段,进行关于突发事件的相关研究与应用,尽量减少和避免由于突发事件带来的危害和损失有着迫切的现实意义。虚拟现实技术是支撑多维信息空间的关键技术,近年来已经成为信息技术领域研究开发的热点。将虚拟现实技术运用于城市社区规划、场景虚拟漫游余以及复杂场景的仿真等研究与应用之中,给相关领域技术上都带来了革新性的发展。本文将虚拟现实技术引入智能建筑突发事件防灾、减灾的应用之中,构建面向突发事件的建筑设备实时虚拟系统,为利用建筑设备指导人员疏散的相关研究提供系统平台支持。首先,依照软件工程的方法,本文提出建立面向突发事件的建筑设备实时虚拟系统的详细需求,给出面向突发事件的信息系统架构通用模型,为相关信息系统构建提供理论参考。通过详细分析设计,从系统观点出发,应用系统工程方法,提出了面向突发事件研究的信息系统架构的抽象模型以及系统信息传递与事件关系数学模型。面向突发事件信息系统架构抽象模型,为相关系统建构提供理论支持的抽象架构模型为相关系统建构提供理论支持;信息传递模型为面向突发事件研究的信息系统的数据分析,决策支持系统与各类应用系统的建立奠定了一个量化的数学基础的信息传递模型;事件关系数学模型分析突发事件之间的关系,为突发事件之间的关系分析提供理论参考的事件关系数学模型。然后,提出建筑设备实时虚拟系统各个模块数据处理核心算法以及交互方式。这些模块数据处理算法以系统需求为基础,以实际开发为依据,反映出系统各个模块数据的处理方式,为信息系统构建中电梯运动数据决策、安全门运动数据决策、消防喷头的数据决策提供算法参考与理论支持。最后,介绍系统各个模块的开发细节以及模块仿真验证,以面向突发事件的智能建筑实时虚拟系统验证系统架构及信息传递模型的正确性,为以使用建筑设备来指导人员逃生的相关研究搭建一个试验平台,填补此类应用空白。
徐林[4]2008年在《基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台的研究与实现》文中进行了进一步梳理实时半实物仿真是计算机仿真技术的重要分支领域,其在各种仿真系统中的置信度最高。当前应用得比较多的实时半实物仿真平台普遍存在通用性不强、建模不方便或者仿真交互困难等情况。Simulink是国际上十分流行的动态系统建模仿真工具,能应用于涉及工程和数学的许多领域,其强大的图形建模功能极大地提高了仿真应用的开发效率。但Simulink自身不支持实时仿真,也缺少一些针对具体半实物仿真应用的外部实物接口。因此,为了充分利用基于Simulink的仿真应用成果并发挥其强大的图形建模优势,研究开发基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台具有十分重要的意义。论文针对Simulink动态系统建模仿真缺乏实时性保障和图形建模缺少外部实物接口模块的不足,在综合分析实时半实物仿真特点的基础上,对基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台的关键技术进行了深入分析和研究。主要工作和创新包括:1.仿真回路中的外部实物是半实物仿真系统的重要组成部分,为外部实物提供接入仿真系统的接口是支持半实物仿真所必须的。论文针对Simulink缺少半实物仿真应用外部实物接口的问题,在研究了Simulink图形建模特性的基础上,提出了采用S-函数模块集成硬件驱动提供外部实物接口的解决方案。该方案使Simulink图形建模增加了实物接口,方便了半实物仿真应用的开发,提高了开发效率。2.实时性控制是实时仿真平台的核心部分,直接关系到实时仿真系统所能达到的实时性能。论文针对Simulink代码生成工具生成的模型C代码缺少实时性控制问题,提出了基于带有实时控制的模板文件实现模型C代码自动转换的方法,并设计实现了带有实时控制的工程文件模板和源代码文件模板。采用该方法可在模型C代码中自动增加实时控制部分,从而实现基于Simulink模型仿真的实时性控制。3.仿真数据实时显示和存储是实时半实物仿真的重要方面,其实现基础是实时进程与非实时进程间的数据交换。论文针对实时进程与非实时进程间建立大的共享内存区影响系统性能和稳定性的问题,提出了基于缓冲队列的高效数据转存算法。该算法不仅很好地实现了进程间大量数据的高速交换而且保证了系统的性能和稳定性。4.仿真交互是人参与到仿真回路的重要方式,能有效地提高仿真效率;仿真运行参数的修改与重新设定是仿真交互的重要内容。论文针对Simulink模型代码没有提供仿真交互功能的问题,提出了基于参数配置文件的仿真交互方法并对参数配置文件格式进行了优化。该方法实现了仿真交互功能,提高了仿真效率。在上述基础上,设计实现了集图形建模、实物接口、实时仿真运行及控制、仿真交互、仿真数据实时显示以及仿真结果事后分析于一体的实时半实物仿真平台。该平台能有效支持实时半实物仿真应用的开发与运行,已经在实际项目中得到了成功应用并且达到了良好的实时性能。
黎柏春[5]2016年在《制造系统分布交互仿真和虚拟监控的关键技术研究》文中研究指明制造业一直是国民经济发展的重要基础,而制造业的发展取决于制造技术的进步。然而制造业的发展离不开数据的支持,而计算机仿真和监控是目前获得数据的主要方式,因此仿真和监控研究一直是制造领域的重要课题。目前,由于计算资源的限制,制造领域的计算机仿真多以单个部件或设备为研究对象。而制造系统已成为了当今的主要制造形式,因此针对整个制造系统的仿真已势在必行。随着近年来网络化技术、计算机仿真技术、虚拟现实技术以及虚拟制造技术的发展,构建一个具有强大计算能力的实时分布交互仿真系统已成为可能。同时作为获取数据重要方式的监控,长期以来,监控的人机交互主要以图表、二维界面、音频、视频等作为交互手段。然而图表和二维界面的真实感和交互感都较差,视频和音频的信息数据量又较大,不利于信息通信。因而寻求一种形象直观、交互性强、数据量小的监控形式一直是监控发展的方向和目标。以虚拟环境为基础的虚拟监控正是解决该问题的有效手段。综上所述,本文分析了制造系统分布交互仿真和虚拟监控的发展趋势,结合分布交互仿真和虚拟监控都以虚拟环境为基础的特点,针对去除材料的制造系统,进行了分布交互仿真和虚拟监控的关键技术研究。本文的主要研究工作如下:(1)以最基本的制造系统单元作为研究对象,根据制造系统分布交互仿真和虚拟监控的功能分析,按照分布交互仿真标准IEEE 1516e和主体(Agent)的基本结构设计了面向制造系统的分布交互仿真和虚拟监控系统结构,并针对该系统结构选择了相应的网络协议和通信模型。(2)以构建制造系统分布交互仿真和虚拟监控系统为目的,针对机床的可视化仿真和虚拟监控进行了深入的研究。建立了 DMG-DMU50机床的运动学模型,并验证了所建运动学模型的正确性。为了保证制造系统仿真和虚拟监控时机床加工过程的实时动态显示,研究了基于GPU并行计算能力的材料去除仿真算法,实现了 NC代码编译和基于GPU计算的材料去除仿真,并通过与Vericut的仿真对比,验证了文中仿真方法的正确性。为了将以上的研究成果开发实现为制造系统仿真和虚拟监控的仿真实体或监控主体,设计了五轴数控机床可视化环境、仿真控制实体和监控管理主体的类图。(3)以构建面向多轴铣削的球头铣刀铣削力仿真预测实体为目的,从铣削力的基本理论模型出发,推导了适用于多轴铣削的球头铣刀铣削力模型,给出了如何利用文中的几何仿真求解铣削力模型积分边界的方法,推导了铣削力系数辨识模型,进行了铣削力系数辨识实验和验证铣削力仿真的多轴铣削实验。为了将铣削力仿真开发实现为制造系统仿真的仿真实体,结合第3章的几何仿真研究设计了铣削力仿真预测实体类图。(4)以构建工业6R机器人的仿真实体和监控主体为目的,建立了 6R工业机器人的运动学模型,推导了逆运动学的解析解,并通过实验验证了运动学模型的正确性。在分析了机器人控制指令,建立了机器人的雅克比矩阵,以及设计了控制指令的编译流程的基础上,设计了机器人的仿真实体类图,开发实现了其中的核心模块。同时,为了构建机器人的监控主体,在免费开源的网络通信开发包JOpenShowVar基础上,深入研究了机器人监控的通信接口,设计了监控主体类图,开发实现了其中的核心模块,进行了监控实验测试。(5)以为虚拟监控提供运动数据为目的,研究了一种针对运动数据采集的视觉测量方法。以Kinect作为基本的传感器节点,建立了基于信息物理融合系统(CPS)架构的运动数据采集系统结构。对深度图像和颜色图像的有机融合进行了深入的理论研究,设计了求解被跟踪对象位置坐标的算法,开发实现了算法中的关键模块,通过在机床上进行坐标测量实验验证了运动数据采集的正确性。(6)在全文理论研究的基础上,结合各章设计的程序类图,并借助一些免费的软件开发包,开发实现了面向制造系统的分布交互仿真和虚拟监控系统。通过系统的试运行实验,验证了文中理论研究和程序开发的正确性和可靠性。
陈维亚[6]2009年在《基于智能技术的城市公交服务可靠性研究》文中研究指明优先发展城市公共交通是解决城市交通拥堵、城市污染等问题和维持城市可持续发展的主要途径。但是,城市公共交通能否担此大任,除了与政策、规划等有关外,还取决于城市公共交通自身的吸引力。作为增强城市公共交通吸引力的重要手段,提高城市公共交通服务可靠性正得到广泛关注。当前,以自动车辆定位和自动乘客计数(AVL/APC)等为核心的智能公交技术的广泛应用为提高城市公交服务可靠性提供了良好的解决途径。因此,研究基于AVL/APC等智能公交技术的公交服务可靠性问题具有十分重要的理论和实践意义。首先,本文在查阅大量文献和对北美主要公交公司运用AVL/APC等智能公交技术来提高公交服务可靠性实践调研的基础上,总结和提炼出当前公交服务可靠性研究的基本理论框架。在此基础上,建立基于AVL存档数据的公交路线服务可靠性评价和分析体系,并以美国芝加哥公交公司(CTA)20路车的AVL存档数据对20路的公交服务可靠性进行案例分析——运用数据挖掘和统计相结合的方法分析了20路车公交服务“大间隔”的表现范式和产生条件。结果表明,CTA 20路车的“大间隔”传播在一定站段内明显,而“大间隔”表现范式不明显,建议CTA建立服务不可靠预警系统和实时行车诱导机制来实时监控预防不可靠服务的产生。然后,综合考虑乘客需求的波动性和车辆运行时间的随机性以及二者的交互动态关系,同时考虑车辆的承载能力,详细分析了随机条件下的公交路线服务过程。基于AVL/APC数据的可得性,运用基于面向对象数据库(OODB)和离散事件系统(DEVS)的面向对象仿真建模方法建立和实现了灵活通用的固定路线公交服务微观仿真模型。考虑公交服务不可靠性的传播特点,提出了基于实时信息的公交路线服务不可靠预防行车诱导策略,将AVL和APC实时动态信息融入公交路线服务微观仿真模型,建立了基于实时行车诱导的公交路线服务不可靠预防模型。在不同的路段运行时间浮动度和车头时间距容许偏差下,利用本文提出的公交路线服务微观仿真模型对实时行车诱导策略进行了测试和评价。模拟结果显示,实时行车诱导策略在路段运行时间可控度较好的情况下具有明显的效果。考虑公交路线服务的随机环境,运用公交路线服务微观仿真模型,对路线上没有实时调度控制的公交服务进行了超车和不超车的对比分析。模拟结果显示,在给定的线路参数下,随着站次的增长,没有调度干预的超车和不超车都不能阻止服务可靠性的下降,但是超车比不超车更有利于保持车辆到达线路中下游车站的车头时间距的一致性,从而减少乘客在这些车站的平均等待时间。最后,考虑客流需求波动及车辆运行时间随机变动的情况以及公交服务频率与服务可靠性的关系,建立了以乘客候车期望和公交车辆利用率总体最优为目标的公交路线服务频率优化模型。通过系统仿真的方法,用蒙特卡罗方法随机模拟一条高频线路的公交服务,计算得到了给定线路参数下的最优服务频率。算例表明该模型可用来确定高频服务公交线路在随机情况下的发车频率。
赵朋可[7]2013年在《熔融石英炉装置控制系统半实物仿真应用研究》文中认为半实物仿真是仿真技术的一个分支,在各种仿真系统中具有置信度最高、可重复性、经济性、安全性等诸多优点,有利于缩短开发周期、降低开发费用和弥补现场实际经验不足。本文针对熔融石英炉装置控制系统进行半实物仿真研究,主要进行了如下工作:1、针对半实物仿真技术进行理论研究,提出基于RTX的支持MATLAB仿真语言建模和图形可视化建模的实时半实物仿真平台架构;通过研究共享内存技术及其改进算法,对实时仿真程序并行与数据交互技术进行研究;利用MATLAB的DAQ模块集成硬件驱动解决外部实物接口问题。2、在研究熔融石英炉装置的结构工艺、控制系统和建模理论的基础上,建立熔融石英炉神经网络动态模型,然后结合MOVICON的动态画面模拟功能,实现可视化建模效果。3、设计了熔融石英炉装置控制半实物仿真平台架构,包括熔融石英炉虚拟对象、PLC控制系统、上位机监控系统、通信接口以及系统Web发布功能等;设计和开发了熔融石英炉装置控制半实物仿真系统,包括熔融石英炉虚拟对象软件、控制器硬件和控制器软件设计。并在此基础上,建立网络远程仿真实验环境,通过浏览器访问Web服务器,利用Matlab Web Server网络计算功能完成仿真、计算任务。4、基于半仿真平台进行测试和验证。包括系统性能测试、控制对象动态过程建模实验、软件系统实验和控制器实验功能设计等,还可进一步模拟正常及实际生产中可能出现的各种可预料情况,并对结果进行分析研究,以验证实验系统的可行性。本文通过结合半实物仿真和虚拟实验室技术开发网络虚拟实验系统,在实验室构建网络远程实验环境,开发出接近于真实工业现场的熔融石英实验装置,为研究改进熔融石英炉模型和控制系统算法提供了实验平台。
陈声麒[8]2015年在《飞艇推进系统参数优化匹配与验证方法研究》文中认为螺旋桨电推进系统是临近空间飞艇能量转换的最后环节,是临近空间飞艇的动力来源。螺旋桨电推进系统由电机、减速器和螺旋桨组成,各子系统涉及不同的学科,这种多学科交叉特征必然带来系统参数设计以及系统综合性能评价的复杂性。本文主要进行了推进系统效率提升方法研究以及推进系统动态性能测试方法研究:具体研究内容如下:(1)开展了临近空间飞艇推进系统效率提升方法研究1)为增加飞艇任务载荷量,提出了临近空间飞艇平台螺旋桨电推进系统最佳功率单元概念,在此基础上利用试验设计方法进行了推进、能源分系统性能指标对任务载荷的敏度分析。进行推进系统最佳功率单元设计的目的是合理配置临近空间飞艇的推进系统方案,尽可能的增加飞艇的任务载荷量,侧面提高推进系统整体效率。首先,利用多准则决策方法对飞艇推进系统驱动方案进行了研究。根据最优拉丁超立方试验设计方法以及响应面法,建立了推进系统的重量和效率的近似模型。然后以最小能源系统和推进系统总重量为目标,建立了最佳功率单元优化设计模型。对于一定长度的飞艇,利用多岛遗传算法得到了相应的推进系统最佳功率单元,设计结果表明:在最佳功率单元下,推进系统和能源系统总重减小了11.5%。此外,利用试验设计方法进行了推进、能源分系统性能指标对任务载荷的敏度分析,得到影响任务载荷的分系统指标的优先序列,其中推进系统效率影响程度最大,占35%。2)根据电机和螺旋桨特性,提出了推进系统总体参数优化匹配的通用性方法。通过分析螺旋桨以及永磁无刷直流电机的特性,根据两者力矩、转速平衡关系得到了推进系统总体参数匹配的一般性方法。利用推进系统总体参数匹配方法,对功率30kw、桨径6.8m减驱推进系统进行了部件参数匹配设计,匹配设计结果显示:电机和螺旋桨的额定转速对应的效率均在各自最大效率点附近,推进系统整体效率高。随后,通过分析不同额定工况点下推进系统性能,进一步说明额定工况点合理选取的重要性。分析表明,只有设计合适的工况点,才能够确保推进系统在一定工作范围内均能保持全功率匹配,维持高的工作效率。(2)开展了临近空间飞艇推进系统动态特性验证方法研究1)在Matlab/Simulink环境下建立了推进系统动态性能仿真模型,利用仿真模型对推进系统进行动态性能仿真研究,验证了推进系统参数匹配合理性;并依据仿真结果,发现了现有推进系统方案存在不能实现设计高度范围内全功率匹配的问题,据此提出了基于变减速比减速器的新型推进系统方案。首先,根据永磁无刷直流电机数学模型建立了电流、转速双闭环电机仿真模型;根据空气螺旋桨理论建立了螺旋桨的性能计算模型。然后根据电机、减速器以及螺旋桨之间的转速和力矩平衡关系,建立了螺旋桨电推进系统仿真模型。利用仿真模型研究推进系统高空时的动态响应,及推进系统不同高度、速度下的动态性能。仿真结果表明,现有推进系统不能实现飞艇设计高度范围内的全功率匹配。因此,提出了基于变减速比减速器的的推进系统方案,并利用仿真手段得到各个飞行高度下减速器的最佳速比情况。2)为在地面验证飞艇设计高度下推进系统的动态特性,本文自主设计并研制了能够同一时序模拟螺旋桨惯量、力矩以及拉力特性的螺旋桨通用负载模拟器。由于环境差异巨大,难以在地面开展设计高度下的推进系统动态试验,导致设计高度下推进系统各部件无法进行参数匹配验证。此外,现有负载模拟器只能单一模拟负载特性,不能同时模拟螺旋桨的惯量、拉力以及力矩特性。针对这些问题,本文提出了螺旋桨地面通用负载模拟器概念。通过分析推进系统性能指标,设计并搭建了可以同一时序模拟螺旋桨惯量、拉力以及力矩特性的负载模拟器:惯量通过基础惯量盘加电惯量模拟、拉力用电动缸模拟、力矩由力矩电机模拟,通过设计的测控系统实现各加载单元的协同控制。3)为提高加载精度,本文对负载模拟器试验台进行了同轴度调试、摩擦力矩/转动惯量测量,并完成了负载模拟器有效性和通用性验证。首先利用水准仪以及同轴度测量表对试验台进行了同轴度调试。为了校正加载力矩以及电惯量补偿力矩,本文基于虚拟仪器的平衡力矩法以及加减速法,得到了系统摩擦力矩与转速的关系以及系统的固有转动惯量。此外,将负载模拟器输出特性分别与试验以及仿真结果对比,验证了负载模拟器的有效性以及通用性,模拟加载精度在2.5%以内。4)提出了基于负载模拟器的推进系统动态特性测试方法,并利用自适应神经模糊推理系统进行不同工况下推进系统的动态特性验证。首先利用负载模拟器对推进系统设计高度下的加减速特性以及抗突风性能进行了研究,然后通过模拟不同工况下螺旋桨特性,获得不同高度、风速以及转速下的推进系统电流、电压、输入功率、输出功率、电机效率、系统效率等性能数据,得到这些性能与工况之间的关系。最后,论文提出了利用自适应神经模糊推理系统进行推进系统动态特性验证的方法,并对飞艇不同工况下推进系统电流、力矩以及效率特性进行了验证研究。结果表明,建立的辨识模型吻合度达到0.998以上。本文重点开展了飞艇推进系统总体参数匹配与测试方法研究,提出的研究方法适用于目前飞艇推进系统的参数匹配设计和动态特性测试,搭建的负载模拟器试验台已开始为国内相关科研单位的推进系统进行性能测试,工程应用价值大。
梅林[9]2008年在《基于模糊自适应PID的污水处理pH值控制系统研究》文中研究说明随着工业的不断发展和城市人口的急剧增加,大量工业和生活污水的处理问题受到越来越广泛的重视。国家环保总局对污水排放有明确规定,pH值是控制污水排放的一个重要指标,在污水处理中对pH值进行有效的控制具有重要意义。我国污水处理pH值控制系统的自动化水平相对落后,开发出具有良好控制效果、易于实现的自动化成套系统具有现实意义。污水处理中的酸碱中和过程呈现严重非线性、滞后性以及不确定性等特点,因此pH值被公认为最难控制的对象之一。本文在对污水处理pH控制过程进行理论分析的基础上,结合模糊控制的智能性与常规PID控制的可靠性,设计一种模糊自适应PID控制器,采用模糊推理的方法实现PID参数的在线整定。经仿真研究表明,模糊自适应PID控制方法在污水处理pH值控制系统中获得了良好的控制效果,是一种较为理想的智能性控制方案。在分析污水处理pH值控制系统要求的基础上,开发了以MSP430单片机为核心的pH值模糊自适应PID控制器,实现了对现场pH值的数据采集、模糊自适应PID控制算法、在线控制以及与上位机监控中心串行数据通信等功能。同时,上位机可以对现场数据进行实时显示监控,并对历史数据进行存储回调。本文设计的基于模糊自适应PID污水处理pH值控制系统方案,提高了pH值控制的精度和稳定性,在利用先进控制算法解决生产实际问题上做了有益的尝试。同时,系统结构设计合理、成本低、实用性强,很好的满足了污水处理pH值自动化控制的要求。
参考文献:
[1]. 通用实时数据采集系统仿真研究[D]. 王奇霞. 国防科学技术大学. 2002
[2]. 计算技术与计算机及网络设备[J]. 佚名. 电子科技文摘. 2003
[3]. 基于突发事件的建筑设备实时虚拟系统研究[D]. 高威. 华中科技大学. 2006
[4]. 基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台的研究与实现[D]. 徐林. 国防科学技术大学. 2008
[5]. 制造系统分布交互仿真和虚拟监控的关键技术研究[D]. 黎柏春. 东北大学. 2016
[6]. 基于智能技术的城市公交服务可靠性研究[D]. 陈维亚. 中南大学. 2009
[7]. 熔融石英炉装置控制系统半实物仿真应用研究[D]. 赵朋可. 河南科技大学. 2013
[8]. 飞艇推进系统参数优化匹配与验证方法研究[D]. 陈声麒. 西北工业大学. 2015
[9]. 基于模糊自适应PID的污水处理pH值控制系统研究[D]. 梅林. 北京化工大学. 2008
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