【摘要】：隨著計算機技術的成熟,基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)方法在系統(tǒng)設計和仿真建模領域均得到了廣泛應用,基于模型的方法具有可重用、無歧義、易理解、易復制傳播等諸多優(yōu)點,因此逐漸替代了傳統(tǒng)的基于文本的系統(tǒng)工程方法。隨著機電系統(tǒng)功能需求日益復雜,它往往涉及機械、電子、電力、液壓、熱和控制等諸多領域和學科,使得系統(tǒng)的規(guī)模日益龐大,結構和行為日益復雜,多領域系統(tǒng)設計和仿真建模變得越來越重要。系統(tǒng)建模語言(SysML)源于統(tǒng)一建模語言(UML),它的出現(xiàn)統(tǒng)一了系統(tǒng)工程設計領域使用的建模語言。Modelica語言吸收了諸多面向對象和基于方程的其它單領域仿真語言,成為了仿真領域的多領域統(tǒng)一建模語言。SysML和Modelica的出現(xiàn),使得復雜機電系統(tǒng)設計中的設計階段和仿真階段分別有了可靠的統(tǒng)一表達標準。在機電系統(tǒng)研制過程中,設計指導仿真,仿真反饋設計,設計和仿真相輔相成。因此,如何將設計建模和仿真建模統(tǒng)一起來成為一個重要的課題。本文基于SysML和Modelica,通過吸收和綜合現(xiàn)有的設計和仿真集成方案,提出了一套獨特的多領域設計和仿真建模集成的方法。首先,本文介紹和分析了元對象機制(MOF)。接著,本文分別提取SysML和Modelica的元模型,并對兩者進行了比較。然后,本文以Modelica元模型為基準,分析和構造了面向SysML和Modelica集成的SysML擴展——M-Design。最后,本文依據(jù)擴展的SysML和Modelica元模型,通過抽象模型映射的轉換方程,構造了平臺無關的設計和仿真模型映射規(guī)則。在上述工作基礎上,本文在已有的SysML建模平臺上創(chuàng)建了 M-Design擴展包,以及基于M-Design和AMESim的SysML-Modelica模型轉換工具。在上述工具支持下,本文以儲水池系統(tǒng)為例,實現(xiàn)了復雜機電系統(tǒng)的設計和仿真建模集成。
【圖文】：

述、結構、行為、分配、屬性約束的建模，１＾有效支持系統(tǒng)工程分析�；谏鲜鲥义希樱螅停痰木欧N圖，可支持在不同的視角和粒度上表達系統(tǒng)模型，滿足各方的需逡逑求，圖１．２展示了邋ＳｙｓＭＬ提供的Ｓ種視角：行為、需求和結構，行為模型包含活逡逑動圖、用例圖、序列圖和狀態(tài)機圖，需求模型包含需求圖，結構模型包含塊結構逡逑圖、內(nèi)部塊圖、參數(shù)圖和包圖。其中，需求圖和參數(shù)圖是ＳｙｓＭＬ全新的圖類型；逡逑活動圖、塊結構圖和內(nèi)部塊圖分別改造自ＵＭＬ的交互圖（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ邋Ｄｉａｇｒａｍ）、逡逑類圖（Ｃｌａｓｓ邋Ｄｉａｇｒａｍ）和組成結構圖（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋Ｄｉａｇｒａｍ）；其余逡逑的四個圖則完全重用自ＵＭＬ。逡逑ＳｙｓＭＬ逡逑Ｄｉａｇｒａｍ逡逑邐邋個，邐逡逑Ｉ邋Ｉ邋—邋—Ｉ．邐Ｉ邐Ｉ邐１邐Ｉ邋■邋Ｉ逡逑Ｉ邐《逡逑Ｂｅｔａｖｉｏｒ邐Ｉ邋Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ邋ｇ邐Ｓｖｕｃｔａｒｓ逡逑Ｄｉａｇｒａｍ邐Ｉ邋由ａｇｉ＊日邋ｍ邋ｆ邐Ｄｉａｇｒａｍ逡逑＿邋Ｉ邐＼邐ｉ邐１逡逑，邐邋，邋邐，，邋，＿＿＿

第１章緒論逡逑１．３．３Ｗ＆Ａ邋技術逡逑Ｌ邋Ｇ和Ｂ．邋Ｇ將傳統(tǒng)仿真模型的Ｖ＆Ｖ技術分為四類ｔｉ２］，如圖１．３所示，根據(jù)逡逑方法的形式化程度可分為正式技術和非正式技術，根據(jù)是否需要運行模型分為靜逡逑態(tài)技術和動態(tài)技術。將這四類技術分別應用于Ｖ＆Ｖ的各個過程，由于每個過程的逡逑特點不同，因此每個過程使用的技術也不同。逡逑正式技術一般通過嚴格的數(shù)學推理、證明進行模型的Ｖ＆Ｖ，是非常有效的方逡逑法，但是它的應用存在一些難點ｆＷ：逡逑■使用形式化的驗證技術通常需要一些專業(yè)技術和經(jīng)驗，這對使用者提出逡逑了一定的要求。逡逑？使用形式化技術要求建模語言本身是形式化的并且模型的語義是清晰定逡逑義的。逡逑？現(xiàn)有系統(tǒng)工程中形式化驗證工具對形式化支持的程度還不z�。辶x洗撤掄婺Ｐ蛻悖鄭Γ旨疾懾義希五澹懾澹

本文編號：2615410