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基于高层体系结构(HLA)分布交互仿真的应用方法研究

窦志武  
【摘要】:21世纪是一个充满竞争的社会,能否掌握行业中不同系统的内在规律成为各行业成败的关键。计算机仿真与计算机技术的结合必将产生巨大的生产力,充分揭示系统的内在规律。计算机仿真越来越显示出其强大的生命力。 基于高层体系结构(HLA)作为分布交互仿真方法的新框架,是用来解决复杂分布系统仿真存在的问题的计算机仿真体系。与传统的单个仿真相比,该仿真方法通过运行支撑结构(run-time infrastructure,RTI)提供通用的,相对独立的支撑服务程序,将仿真功能、仿真运行与底层通信三者分离,使各部分相对独立的运行,充分利用各自领域的先进技术,从而更好的对复杂系统进行精确的仿真,揭示其内在规律。 本文结合抚顺石油化工分公司综合生产计划对基于HLA的分布交互仿真进行了研究,力求将最新的方法理论引入HLA分布交互仿真,增加其功能,提高仿真效率和结果,更好地为实践服务。本文从理论和实证两个角度对基于HLA分布交互仿真的应用方法进行了研究。 理论研究的创新点主要包括三部分: (1)提出了数据分发管理的变尺度动态网格算法。通过对过去各种数据分发管理算法的深入分析研究,在路径空间内引入动态变化的网格,提出了数据分发管理的变尺度动态网格算法。该算法随仿真系统的变化,动态改变路径空间内的网格单元尺寸,对数据分发管理的数据过滤率和仿真时间进行动态优化,解决了数据分发管理中数据过滤率低、仿真时间长等问题,提高了仿真效率和效果。论文通过仿真和实验,确定了网格单元尺寸与更新时间、数据过滤率、接收时间及排队时间的关系,并在此基础上对该算法进行了理论证明和公式推导,最终给出了该算法的应用公式。 (2)提出了时间管理的动态调整Lookahead算法。根据HLA规范,论文深入分析了Lookahead及LBTS两者在HLA时间管理中的关系,对Lookahead重新进行定义,提出了时间管理的动态调整Lookahead算法。该算法通过将仿真中的事件分组,分段求解联邦同步,解决了仿真联邦同步时间长,仿真推进过慢等问题。通过该算法大大降低了仿真时间延迟,极大的提高了仿真成功率。 (3)提出了网格环境下基于HLA分布交互仿真的资源动态交互框架。论文通过分析基于HLA分布交互仿真的资源分配机制和基于网格服务的分布交互仿真的通信机制,提出了网格环境下基于HLA的分布交互仿真的资源动态交互框架。应用该框架,既克服了基于HLA的分布交互仿真不支持资源动态分配的缺点,又弥补了单纯依靠网格服务开发分布交互仿真必须单独创建通信协议的不足。通过将两者集成,发挥了各自的优


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