本文的研究工作依托于“民用飛機(jī)系統(tǒng)綜合集成設(shè)計(jì)及適航驗(yàn)證技術(shù)”項(xiàng)目,以民機(jī)安全關(guān)鍵系統(tǒng)之一的環(huán)控系統(tǒng)為研究對象,運(yùn)用面向虛擬樣機(jī)的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)環(huán)控系統(tǒng)。通過研究環(huán)控系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)方法,解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法存在的不足,提高環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量,縮減研制周期和成本。本文的研究工作包括以下內(nèi)容:首先,簡要介紹了課題的研究背景和意義,以及環(huán)控系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二,研究了環(huán)控系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)的方案。研究系統(tǒng)功能需求、組成和工作原理等環(huán)控系統(tǒng)特性;結(jié)合數(shù)字化設(shè)計(jì)概念,在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上結(jié)合環(huán)控系統(tǒng)的特性給出ECS數(shù)字化設(shè)計(jì)思路,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的缺陷;接著研究了ECS數(shù)字化設(shè)計(jì)建模語言,數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺搭建以及數(shù)字化設(shè)計(jì)工作流。第三,環(huán)控系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型設(shè)計(jì)。詳細(xì)研究了核心建模語言SysML的規(guī)范和圖符;在ECS數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺的Rhapsody軟件模塊上建立ECS數(shù)字化模型,包括需求分析、功能分析和設(shè)計(jì)綜合三個階段。通過模型描述ECS的功能、行為、架構(gòu)以及數(shù)據(jù)交聯(lián)關(guān)系,并進(jìn)行模型階段性檢測,在系統(tǒng)工程層次上消除邏輯設(shè)計(jì)錯誤。第四,環(huán)控系統(tǒng)Simulink模型集成。在... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ECS組成

圖 2.2 ECS 設(shè)計(jì)流程對比2.3.2 ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)思路針對座艙環(huán)控系統(tǒng)當(dāng)前設(shè)計(jì)方法存在的缺陷，本文應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì) ECS 虛擬樣機(jī)。設(shè)計(jì)人員首先基于涉眾需求對 ECS 進(jìn)行系統(tǒng)需求分析，并在需求分析的基礎(chǔ)上對 ECS 進(jìn)行功能分析與系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)，得到包括 ECS 功能操作、狀態(tài)行為、交互事件、系統(tǒng)架構(gòu)以及冗余度等特性的設(shè)計(jì)綜合方案，其典型特征為面向需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)綜合采用 MBSE、MDD 和 VP 技術(shù)，基于模型對 ECS 進(jìn)行設(shè)計(jì)，從功能行為和結(jié)構(gòu)三方面進(jìn)行描述，最終得到以數(shù)字化模型表達(dá)的 ECS 虛擬樣機(jī)。靜態(tài)結(jié)構(gòu)建模將ECS 按照功能進(jìn)行分解，得到系統(tǒng)組成模塊以及模塊間的交聯(lián)關(guān)系等；動態(tài)行為建模則是建立模型對 ECS 離散狀態(tài)行為和連續(xù)動態(tài)行為進(jìn)行描述；設(shè)計(jì)過程中能夠基于模型對系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證，盡可能地在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)階段消除邏輯錯誤，避免后期的循環(huán)更改。采用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)后，ECS 設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)的基于文檔的設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程設(shè)計(jì)模式，各類需求規(guī)范，設(shè)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)成果都以模型作為載體，同時設(shè)計(jì)過程中充分利用計(jì)算機(jī)優(yōu)勢進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

圖 2.3 ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺結(jié)構(gòu)2.4.3 ECS 設(shè)計(jì)建模流程在 ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)的過程中，工程研制人員從分析涉眾需求得到系統(tǒng)需求，并進(jìn)行 ECS工程的研制直到滿足相關(guān)涉眾需求，其中會經(jīng)歷多次的迭代循環(huán)。如果工程研制人員有一套細(xì)致的、按部就班的流程指南，按照流程逐步開展設(shè)計(jì)工作，就能高效率、規(guī)范化地設(shè)計(jì)出想要的系統(tǒng)，由此可見設(shè)計(jì)工作流的重要性。在 ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)過程中，工程人員以用戶需求為基礎(chǔ)，基于 SysML/Simulink 語言進(jìn)行ECS 需求分析、功能行為分析、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、部件接口和端口定義、控制律設(shè)計(jì)等工作，最終得到所需的 ECS 虛擬樣機(jī)。由于 SysML 語言提供豐富的圖符用于建模，一方面工程人員可以用這些圖符充分地對系統(tǒng)進(jìn)行描述，滿足 ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)的不同任務(wù)要求；另一方面有的地方需要多種圖符進(jìn)行設(shè)計(jì)，造成同一圖符在不同地方使用，導(dǎo)致工程人員在設(shè)計(jì)時失去條理性，不能充分發(fā)揮 SysML 的特點(diǎn)來完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)�；谝陨戏治�，針對 SysML 的設(shè)計(jì)特點(diǎn)并結(jié)合 ECS 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)，本文采用基于模型系統(tǒng)工程的方法來規(guī)范 ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)，并研究了基于 SysML 的 ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)建模流[47]。圖 2.4 給出了 ECS 數(shù)字化設(shè)計(jì)建模流程總體示意圖。


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