當(dāng)前，機(jī)電產(chǎn)品中融入了越來(lái)越多的嵌入式技術(shù)，系統(tǒng)構(gòu)成日趨復(fù)雜，形成了由機(jī)械、電子、液壓、控制等多領(lǐng)域子系統(tǒng)構(gòu)成的綜合體，并逐漸發(fā)展為一種具有信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的新型復(fù)雜系統(tǒng)——信息物理系統(tǒng)（CPS，Cyber-PhysicalSystem）。因此，必須研究適應(yīng)產(chǎn)品新特征的數(shù)字化設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)效率、降低開(kāi)發(fā)成本、縮短研發(fā)周期。本文針對(duì)具有“信息”和“物理”融合特征的當(dāng)前機(jī)電產(chǎn)品和未來(lái)CPS，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，研究產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)，在國(guó)家“863”和自然科學(xué)基金項(xiàng)目以及中國(guó)商飛相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目的支持下，圍繞數(shù)字化建模與仿真以及半物理仿真技術(shù)，對(duì)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究。主要包括以下工作：（1）.歸納了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)從“瀑布”模型到“V模式”模型、“建模-設(shè)計(jì)-分析”循環(huán)迭代模型的演變過(guò)程，分析了各設(shè)計(jì)模型的特征與特點(diǎn)。針對(duì)CPS特性，提出了覆蓋機(jī)電產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)及測(cè)試與驗(yàn)證各階段，以多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真為基礎(chǔ)，支持產(chǎn)品數(shù)字建模與仿真分析及半物理仿真驗(yàn)證的數(shù)字化設(shè)計(jì)流程框架。（2）.針對(duì)CPS數(shù)字建模與仿真，采用基于多領(lǐng)域統(tǒng)一建模語(yǔ)言Modelica及工具軟件MWorks，... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：166 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

機(jī)電產(chǎn)品的一般數(shù)字化設(shè)計(jì)方法和開(kāi)發(fā)過(guò)程

分析 CPS 的建模與仿真特點(diǎn)，選用基于 Modelica 語(yǔ)言規(guī)范和 MWorks 工具字建模與仿真方法，以液壓起落架系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立液壓、機(jī)械、控通信等多領(lǐng)域子庫(kù)模型，并對(duì)起落架收放、前輪轉(zhuǎn)彎、機(jī)輪剎車和液壓能子系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真。第四章：支持 CPS 的半物理仿真技術(shù)分析當(dāng)前半物理仿真技術(shù)以及 CPS 的半物理仿真特點(diǎn)，研究基于 Modelica的半物理仿真技術(shù)，主要包括 RTI 接口技術(shù)、適用于多目標(biāo)機(jī)的代碼自動(dòng)和適用于多目標(biāo)機(jī)的代碼自動(dòng)下載技術(shù)。第五章：支持 CPS 的數(shù)字化設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用為驗(yàn)證機(jī)電產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)，研究并建立機(jī)電產(chǎn)品的通用計(jì)平臺(tái)，并以液壓起落架系統(tǒng)為工程實(shí)例進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。第六章：全文總結(jié)與展望對(duì)本文當(dāng)前所做的工作進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)進(jìn)一步研究方向和相關(guān)工作作了展全文中，各章節(jié)的組織結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。

不能將其分為物理和計(jì)算兩個(gè)部分獨(dú)立的研究分析，而應(yīng)是將相互作用的兩部分合二為一進(jìn)行研究分析。從系統(tǒng)構(gòu)成角度看，CPS 可以被看作是繼傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品之后的又一次技術(shù)發(fā)展和變革的產(chǎn)物，它是在機(jī)電產(chǎn)品的基礎(chǔ)上發(fā)展演化而來(lái)的新興系統(tǒng)。從技術(shù)開(kāi)發(fā)角度看，對(duì) CPS 進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)所應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)，需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的計(jì)算、通信與物理對(duì)象的一體化設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時(shí)協(xié)同。因此，從某種意義角度講，CPS 作為一種實(shí)際物理系統(tǒng)存在的同時(shí)，也可以看作是一種先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)技術(shù)的體現(xiàn)。2.2.2.2 CPS應(yīng)用從 CPS 的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，CPS 也將引領(lǐng)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命，其影響有可能將超越二十世紀(jì)的信息技術(shù)革命。隨著 CPS 的發(fā)展與普及，下一代工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展與應(yīng)用也應(yīng)該是基于 CPS 而實(shí)現(xiàn)的。CPS 的應(yīng)用涵蓋了小到智能家電產(chǎn)品的家庭網(wǎng)絡(luò)、大到工業(yè)控制機(jī)電系統(tǒng)乃至智能化的交通系統(tǒng)等國(guó)家級(jí)甚至世界級(jí)的應(yīng)用。在國(guó)家級(jí)層面上，CPS 在汽車、電力、航空、航天、國(guó)防及裝備、健康醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用空間。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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